BR122019026127B1 - RECOMBINANT HOST CELL AND CELL CULTURE - Google Patents
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Abstract
a revelação refere-se a células hospedeiras recombinantes que incluem modificações de cepa eficazes para aprimorar a titulação, o rendimento e/ou a produtividade de derivados de ácido graxo. a revelação se refere adicionalmente a culturas celulares que incluem as células hospedeiras recombinantes para a produção fermentativa de derivados de ácido graxo e composições dos mesmos.the disclosure refers to recombinant host cells that include effective strain modifications to improve the titer, yield and/or productivity of fatty acid derivatives. The disclosure further relates to cell cultures that include recombinant host cells for the fermentative production of fatty acid derivatives and compositions thereof.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório no U.S. 61/619.324, depositado em 2 de abril de 2012, o qual está incorporado em sua totalidade a título de referência.[001] This application claims the benefit of Interim Application in U.S. 61/619,324, filed April 2, 2012, which is incorporated in its entirety by reference.
[002] O pedido presente contém a Listagem de Sequências que foi enviada em formato ASCII através de EFS-Web e está incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência. A dita cópia ASCII, criada em 2 de abril de 2013, é nomeada como LS00042PCT_SL.txt e tem 143.098 bites de tamanho.[002] The present application contains the Sequence Listing which was sent in ASCII format via EFS-Web and is incorporated herein in its entirety by way of reference. Said ASCII copy, created on April 2, 2013, is named as LS00042PCT_SL.txt and is 143,098 bytes in size.
[003] O pedido refere-se a células hospedeiras recombinantes incluindo modificações de cepa eficazes na melhora de titulação, rendimento e/ou produtividade de derivados de ácido graxo. A revelação se refere adicionalmente a culturas celulares incluindo as células hospedeiras recombinantes para a produção fermentativa de derivados de ácido graxo e composições dos mesmos.[003] The application relates to recombinant host cells including strain modifications effective in improving titration, yield and/or productivity of fatty acid derivatives. The disclosure further relates to cell cultures including recombinant host cells for the fermentative production of fatty acid derivatives and compositions thereof.
[004] Derivados de ácido graxo incluindo aldeídos graxos, álcoois graxos, hidrocarbonetos (alcanos e olefinas), ésteres graxos (por exemplo, ceras, ésteres de ácido graxo ou ésteres graxos) e cetonas constituem categorias importantes de substâncias químicas industriais e combustíveis. Essas moléculas e seus derivados têm numerosas aplicações incluindo, mas sem limitação ao uso como tensoativos, lubrificantes, plastificantes, solventes, emulsificadores, emolientes, espessantes, aromatizantes, fragrâncias e combustíveis. O petróleo bruto é atualmente uma fonte principal de materiais brutos para produzir substâncias petroquímicas e combustíveis. As duas classes principais de materiais brutos derivados do petróleo são olefinas de cadeia curta (por exemplo, etileno e propileno) e aromáticas (por exemplo, isômeros de benzeno e xileno). Esses materiais brutos são derivados de hidrocarbonetos de cadeias mais longas no petróleo bruto craqueando-o mediante um custo considerável com o uso de vários métodos, tais como craqueamento catalítico, craqueamento a vapor ou reformação catalítica. Esses materiais brutos podem ser usados para produzir substâncias petroquímicas tais como monômeros, solventes, detergentes e adesivos que, de outra forma, não podem ser diretamente refinados a partir do petróleo bruto. As substâncias petroquímicas, por sua vez, podem ser usadas para produzir substâncias químicas especiais, tais como plásticos, resinas, fibras, elastômeros, substâncias farmacêuticas, lubrificantes, géis e similares. As substâncias químicas especiais particulares que podem ser produzidas a partir de materiais brutos petroquímicos incluem, mas não se limitam a ácidos graxos, hidrocarbonetos, aldeídos graxos, álcoois graxos, ésteres e cetonas.[004] Fatty acid derivatives including fatty aldehydes, fatty alcohols, hydrocarbons (alkanes and olefins), fatty esters (eg waxes, fatty acid esters or fatty esters) and ketones constitute important categories of industrial chemicals and fuels. These molecules and their derivatives have numerous applications including, but not limited to, use as surfactants, lubricants, plasticizers, solvents, emulsifiers, emollients, thickeners, flavors, fragrances and fuels. Crude oil is currently a major source of raw materials to produce petrochemicals and fuels. The two main classes of crude oil-derived materials are short-chain (eg, ethylene and propylene) and aromatic (eg, benzene and xylene isomers) olefins. These crudes are derived from longer chain hydrocarbons in crude oil by cracking it at considerable cost using various methods such as catalytic cracking, steam cracking or catalytic reforming. These crude materials can be used to produce petrochemical substances such as monomers, solvents, detergents and adhesives that cannot otherwise be directly refined from crude oil. Petrochemical substances, in turn, can be used to produce special chemical substances, such as plastics, resins, fibers, elastomers, pharmaceutical substances, lubricants, gels and the like. Particular specialty chemicals that can be produced from petrochemical raw materials include, but are not limited to, fatty acids, hydrocarbons, fatty aldehydes, fatty alcohols, esters, and ketones.
[005] Hidrocarbonetos, por exemplo, têm vários usos comerciais. Sendo assim, alcanos e alcenos de cadeia mais curta são usados em combustíveis de transporte. Os alcenos de cadeia mais longa são usados em plásticos, lubrificantes, e lubrificantes sintéticos. Adicionalmente, os alcenos são usados como uma matéria-prima para produzir álcoois, ésteres, plastificantes, tensoativos, aminas terciárias, agentes de recuperação aprimorada de óleo, ácidos graxos, tióis, anidridos alcenilsuccínicos, epóxidos, alcanos clorados, alcenos clorados, ceras, aditivos de combustível e redutores de fluxo de arraste. De maneira similar, os ésteres possuem muitos usos comerciais. Por exemplo, o biodiesel, um combustível alternativo, é feito de ésteres (por exemplo, éster metílico de ácido graxo, ésteres etílicos de ácido graxo, etc.). Alguns ésteres de baixo peso molecular são voláteis e têm um cheiro agradável, o que os torna úteis como fragrâncias ou agentes aromatizantes. Adicionalmente, os ésteres são usados como solventes para lacas, tintas e vernizes. Ademais, algumas substâncias de ocorrência natural, tais como ceras, gorduras e óleos também são feitos de ésteres. Os ésteres são usados adicionalmente como agentes amaciantes em resinas e plásticos, plastificantes, retardantes de chamas e aditivos em gasolina e óleo. Adicionalmente, os ésteres podem ser usados na fabricação de polímeros, filmes, produtos têxteis, corantes e substâncias farmacêuticas.[005] Hydrocarbons, for example, have several commercial uses. Therefore, shorter chain alkanes and alkenes are used in transport fuels. Longer chain alkenes are used in plastics, lubricants, and synthetic lubricants. Additionally, alkenes are used as a raw material to produce alcohols, esters, plasticizers, surfactants, tertiary amines, enhanced oil recovery agents, fatty acids, thiols, alkenylsuccinic anhydrides, epoxides, chlorinated alkanes, chlorinated alkenes, waxes, additives of fuel and drag flow reducers. Similarly, esters have many commercial uses. For example, biodiesel, an alternative fuel, is made from esters (eg fatty acid methyl ester, fatty acid ethyl esters, etc.). Some low molecular weight esters are volatile and have a pleasant smell, which makes them useful as fragrances or flavoring agents. Additionally, esters are used as solvents for lacquers, paints and varnishes. Furthermore, some naturally occurring substances such as waxes, fats and oils are also made from esters. Esters are additionally used as softening agents in resins and plastics, plasticizers, flame retardants and additives in gasoline and oil. Additionally, esters can be used in the manufacture of polymers, films, textiles, dyes and pharmaceutical substances.
[006] Os aldeídos são usados para produzir uma grande variedade de substâncias químicas especiais. Por exemplo, os aldeídos são usados para produzir polímeros, resinas (por exemplo, Bakelite), corantes, aromatizantes, plastificantes, perfumes, substâncias farmacêuticas e outras substâncias químicas, algumas das quais podem ser usadas como solventes, conservantes ou desinfetantes. Adicionalmente, certos compostos naturais e sintéticos, tais como vitaminas e compostos usados como hormônios, são aldeídos. Ademais, muitos açúcares contêm grupos aldeído. Os aldeídos graxos podem ser convertidos em álcoois graxos através de redução química ou enzimática. De maneira similar, os álcoois graxos possuem muitos usos comerciais também. Os álcoois graxos de cadeia mais curta são usados nas indústrias cosmética e alimentícia como emulsificadores, emolientes e espessantes. Devido à sua natureza anfifílica, os álcoois graxos se comportam como tensoativos não iônicos, que são úteis em produtos de cuidados pessoais e domésticos, tais como, por exemplo, detergentes. Adicionalmente, os álcoois graxos são usados em ceras, gomas, resinas, pomadas e loções farmacêuticas, aditivos de óleo lubrificante, agentes têxteis antiestática e de acabamento, plastificantes, cosméticos, solventes industriais e solventes para gorduras. Os álcoois graxos tais como os álcoois alifáticos incluem uma cadeia de 8 a 22 átomos de carbono. Os álcoois graxos normalmente têm um número par de átomos de carbono e um único grupo álcool (OH) anexados ao carbono de terminação. Alguns são insaturados e alguns são ramificados. Os mesmos são amplamente usados em química industrial. A maioria dos álcoois graxos na natureza é encontrada como ceras que são ésteres com ácidos graxos e álcoois graxos. Os mesmos são produzidos por bactérias, plantas e animais. Presentemente, os álcoois graxos são produzidos através da hidrogenação catalítica de ácidos graxos produzidos a partir de fontes naturais, tais como óleo de coco, azeite de dendê, óleo de semente de palma, sebo e banha de porco, ou por hidratação química de alfa-olefinas produzidas a partir de matérias- primas petroquímicas. Os álcoois graxos derivados a partir de fontes naturais têm comprimentos variados de cadeia. O comprimento da cadeia de álcoois graxos é importante e específico para aplicações particulares. A desidratação de álcoois graxos em alfa-olefinas pode também ser conseguida por catálise química.[006] Aldehydes are used to produce a wide variety of specialty chemicals. For example, aldehydes are used to make polymers, resins (e.g. Bakelite), dyes, flavors, plasticizers, perfumes, pharmaceuticals and other chemicals, some of which can be used as solvents, preservatives or disinfectants. Additionally, certain natural and synthetic compounds, such as vitamins and compounds used as hormones, are aldehydes. In addition, many sugars contain aldehyde groups. Fatty aldehydes can be converted to fatty alcohols through chemical or enzymatic reduction. Similarly, fatty alcohols have many commercial uses as well. Shorter chain fatty alcohols are used in the cosmetics and food industries as emulsifiers, emollients and thickeners. Due to their amphiphilic nature, fatty alcohols behave as non-ionic surfactants, which are useful in personal and household care products such as, for example, detergents. Additionally, fatty alcohols are used in pharmaceutical waxes, gums, resins, ointments and lotions, lubricating oil additives, textile finishing and antistatic agents, plasticizers, cosmetics, industrial solvents and grease solvents. Fatty alcohols such as aliphatic alcohols include a chain of 8 to 22 carbon atoms. Fatty alcohols typically have an even number of carbon atoms and a single alcohol (OH) group attached to the terminating carbon. Some are unsaturated and some are branched. They are widely used in industrial chemistry. Most fatty alcohols in nature are found as waxes which are esters with fatty acids and fatty alcohols. They are produced by bacteria, plants and animals. Currently, fatty alcohols are produced through the catalytic hydrogenation of fatty acids produced from natural sources such as coconut oil, palm oil, palm kernel oil, tallow and lard, or by chemical hydration of alpha- olefins produced from petrochemical raw materials. Fatty alcohols derived from natural sources have varying chain lengths. The chain length of fatty alcohols is important and specific for particular applications. Dehydration of fatty alcohols to alpha-olefins can also be achieved by chemical catalysis.
[007] Devido aos desafios inerentes apresentados pela exploração, extração, transporte e refino de petróleo para uso em produtos químicos e combustíveis, há uma necessidade na técnica de uma fonte alternativa que pode ser produzida econômica e eficientemente para o uso na produção química e de combustíveis. Além disso, a queima de combustíveis baseados em petróleo se tornou uma ameaça séria ao meio ambiente, especialmente em luz do crescimento permanente da população que habita o planeta. Assim, há uma necessidade para um substituinte do petróleo que não cause o tipo de dano ambiental criado pela exploração, extração, transporte e refino do petróleo.[007] Due to the inherent challenges presented by the exploration, extraction, transport and refining of petroleum for use in chemicals and fuels, there is a need in the art for an alternative source that can be produced economically and efficiently for use in chemical and fuels. Furthermore, the burning of petroleum-based fuels has become a serious threat to the environment, especially in light of the permanent growth of the population that inhabits the planet. Thus, there is a need for a petroleum substitute that does not cause the kind of environmental damage created by the exploration, extraction, transport and refining of petroleum.
[008] Uma opção para produzir petróleo renovável é alterar por engenharia as células hospedeiras para produzir produtos renováveis de petróleo. Combustíveis biologicamente derivados e substâncias químicas oferecem vantagens em comparação com combustíveis baseados em petróleo. Substâncias químicas biologicamente derivadas, tais como hidrocarbonetos (por exemplo, alcanos, alcenos, ou alcinos), álcoois graxos, ésteres, ácidos graxos, aldeídos graxos, e cetonas são diretamente convertidos a partir de biomassa no produto químico desejado. Entretanto, a fim de usar os derivados de ácido graxo biologicamente derivados de açúcares fermentáveis ou de biomassa para que sejam comercialmente viáveis como uma fonte para a produção de substâncias químicas e combustíveis renováveis, o processo precisa ser aperfeiçoado para conversão e recuperação eficientes do produto. O desenvolvimento de combustíveis e substâncias químicas biologicamente derivados tem sido um foco de pesquisa e desenvolvimento em anos recentes. Ainda assim, permanece uma necessidade considerável de melhoras nos processos e produtos relevantes a fim de que combustíveis e substâncias químicas biologicamente derivados se tornem uma opção comercialmente viável. As áreas que precisam de melhorias incluem a eficiência energética do processo de produção e o rendimento do produto final. A presente revelação aborda essa necessidade.[008] One option for producing renewable petroleum is to engineer the host cells to produce renewable petroleum products. Biologically derived fuels and chemical substances offer advantages compared to petroleum-based fuels. Biologically derived chemicals, such as hydrocarbons (eg, alkanes, alkenes, or alkynes), fatty alcohols, esters, fatty acids, fatty aldehydes, and ketones are directly converted from biomass into the desired chemical. However, in order to use fatty acid derivatives biologically derived from fermentable sugars or biomass to be commercially viable as a source for the production of chemicals and renewable fuels, the process needs to be improved for efficient conversion and recovery of the product. The development of biologically derived fuels and chemicals has been a focus of research and development in recent years. Still, there remains considerable need for improvements in relevant processes and products in order for biologically derived fuels and chemicals to become a commercially viable option. Areas in need of improvement include the energy efficiency of the production process and the yield of the final product. The present revelation addresses that need.
[009] Um aspecto da revelação fornece uma célula hospedeira recombinante que tem uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada, sendo que a sequência de polinucleotídeos codifica para um ou mais polipeptídeos que têm uma atividade enzimática específica. A sequência de polinucleotídeos é exógena ou endógena à célula hospedeira. Sendo assim, a revelação fornece uma célula hospedeira recombinante que tem uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada que codifica um ou mais polipeptídeos, sendo que os polipeptídeos têm uma atividade selecionada a partir do grupo que inclui, mas sem limitação a uma atividade de 3-hidroxidecanoil-[acp] desidratase (E.C. 4.2.1.60); atividade de β-cetoacil-ACP sintase I (E.C. 2.3.1.41); atividade de β-cetoacil-ACP sintase II (E.C. 2.3.1.179); atividade de [acp] S- maloniltransferase {malonil-CoA-ACP transacilase} (E.C. 2.3.1.39); atividade de 3-oxoacil-{β-cetoacil}-ACP redutase (E.C. 1.1.1.100); atividade de β-cetoacil-ACP sintase III (E.C.2.3.1.180); atividade de enoil-ACP redutase (NADH) (E.C. 1.3.1.9); atividade de enoil-ACP redutase (NADPH) (E.C. 1.3.1.10); atividade de 3-hidróxi-acil-[acp] desidratase (E.C. 4.2.1.59); e atividade de trans-2, cis-3- decenoil-ACP isomerase (E.C. 5.3.3.14), sendo que a célula hospedeira recombinante produz uma composição de derivado de ácido graxo a uma titulação, rendimento ou produtividade maior do que uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente quando cultivada em um meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polinucleotídeo. Em um aspecto relacionado, a célula hospedeira recombinante produz a composição de derivado de ácido graxo em uma titulação, rendimento e/ou produtividade maior quando o polipeptídeo for expresso em combinação com pelo menos um outro polipeptídeo da atividade enzimática. Em outro aspecto, a célula hospedeira recombinante produz a composição de derivado de ácido graxo a uma titulação, rendimento ou produtividade maior quando o polipeptídeo for expresso em combinação com pelo menos cinco outros polipeptídeos da atividade enzimática. Em ainda outro aspecto, a célula hospedeira recombinante produz a composição de derivado de ácido graxo a uma titulação, rendimento ou produtividade maior quando expressa em combinação com pelo menos dois ou três ou quatro ou cinco ou seis ou mais polipeptídeos da atividade enzimática. Em outro aspecto relacionado, a célula hospedeira recombinante inclui uma ou mais sequências de polinucleotídeos geneticamente modificadas que codificam adicionalmente para um polipeptídeo que é uma proteína carreadora de acila (ACP). A ACP pode ser expressa em combinação com um ou mais dos polipeptídeos que codificam para qualquer uma das atividades enzimáticas, sendo que a ACP aumenta adicionalmente a titulação, rendimento e/ou produtividade da célula hospedeira recombinante quando cultivada sob condições apropriadas. Em ainda outro aspecto relacionado, uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada codifica adicionalmente um polipeptídeo que tem uma atividade de accABCD (E.C. 6.4.1.2). A accABCD pode ser expressa em combinação com um ou mais dos polipeptídeos que codificam para qualquer uma das atividades enzimáticas, sendo que a accABCD aumenta adicionalmente a titulação, rendimento e/ou produtividade da célula hospedeira recombinante quando cultivada sob condições apropriadas.[009] One aspect of the disclosure provides a recombinant host cell that has a genetically modified polynucleotide sequence, wherein the polynucleotide sequence encodes one or more polypeptides that have a specific enzymatic activity. The polynucleotide sequence is exogenous or endogenous to the host cell. Accordingly, the disclosure provides a recombinant host cell that has a genetically modified polynucleotide sequence that encodes one or more polypeptides, the polypeptides having an activity selected from the group including, but not limited to, 3-hydroxydecanoyl activity. -[acp] dehydratase (EC 4.2.1.60); β-ketoacyl-ACP synthase I activity (E.C. 2.3.1.41); β-ketoacyl-ACP synthase II activity (E.C. 2.3.1.179); [acp] S-malonyltransferase {malonyl-CoA-ACP transacylase} activity (E.C. 2.3.1.39); 3-oxoacyl-{β-ketoacyl}-ACP reductase activity (E.C. 1.1.1.100); β-ketoacyl-ACP synthase III activity (E.C.2.3.1.180); enoyl-ACP reductase (NADH) activity (E.C. 1.3.1.9); enoyl-ACP reductase (NADPH) activity (E.C. 1.3.1.10); 3-hydroxy-acyl-[acp] dehydratase activity (E.C. 4.2.1.59); and trans-2, cis-3-decenoyl-ACP isomerase (EC 5.3.3.14) activity, wherein the recombinant host cell produces a fatty acid derivative composition at a higher titer, yield or productivity than a host cell of the corresponding wild type when grown in a medium containing a carbon source under conditions effective to express the polynucleotide. In a related aspect, the recombinant host cell produces the fatty acid derivative composition at a higher titer, yield and/or productivity when the polypeptide is expressed in combination with at least one other polypeptide of enzymatic activity. In another aspect, the recombinant host cell produces the fatty acid derivative composition at a higher titer, yield or productivity when the polypeptide is expressed in combination with at least five other polypeptides of enzymatic activity. In yet another aspect, the recombinant host cell produces the fatty acid derivative composition at a higher titer, yield or productivity when expressed in combination with at least two or three or four or five or six or more polypeptides of enzyme activity. In another related aspect, the recombinant host cell includes one or more genetically modified polynucleotide sequences that additionally encode a polypeptide that is an acyl carrier protein (ACP). ACP can be expressed in combination with one or more of the polypeptides encoding any of the enzymatic activities, whereby ACP further enhances the titer, yield and/or productivity of the recombinant host cell when cultured under appropriate conditions. In yet another related aspect, a genetically modified polynucleotide sequence additionally encodes a polypeptide that has an accABCD activity (E.C. 6.4.1.2). accABCD can be expressed in combination with one or more of the polypeptides encoding any of the enzymatic activities, with accABCD further increasing the titer, yield and/or productivity of the recombinant host cell when cultured under appropriate conditions.
[0010] Outro aspecto da revelação fornece uma célula hospedeira recombinante que tem uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada que codifica um ou mais polipeptídeos, sendo que os polipeptídeos têm uma atividade enzimática que inclui, mas sem limitação a atividade de trans-2, cis-3-decenoil-ACP isomerase (fabA ou fabM); β-cetoacil-ACP sintase I (fabB); malonil-CoA-ACP transacilase (fabD); β-cetoacil-ACP sintase I (fabF ou fabB); β-cetoacil-ACP redutase (fabG); β-cetoacil-ACP sintase III (fabH); enoil-ACP redutase (fabI ou fabL ou fabV ou fabK); e 3-hidrox-acil-[acp] desidratase (fabA ou fabZ); trans-2-enoil-ACP redutase II (fabK). Em um aspecto relacionado, o polipeptídeo é selecionado dentre fabA, fabB, fabD, fabF, fabG, fabH, fabI, fabL, fabV, fabZ, fabM, e fabK e ou combinações dos mesmos. Em ainda outro aspecto relacionado, o polipeptídeo é selecionado dentre FabA de Salmonella typhimurium (NP_460041); FabB de Escherichia coli (NP_416826); FabD de Salmonella typhimurium (NP_460164); FabG de Salmonella typhimurium (NP_460165); FabH de Salmonella typhimurium (NP_460163); FabZ de Salmonella typhimurium (NP_459232); FabM de Streptococcus mutans (AAN59379); FabK de Streptococcus pneumoniae (AAF98273); FabV de Vibrio cholera (YP_001217283); FabF de Clostridium acetobutylicum (NP_350156); FabI de Bacillus subtillis subsp. subtilis str. 168 (NP_389054); FabL de Bacillus subtillis subsp. subtilis str. 168 (NP_388745); FabI a Acinetobacter sp. ADP1 (YP_047630); FabI de Marinobacter aquaeoli VT8 (YP_ 958813); FabI de Rhodococcus opacus B4 (YP_002784194); FabH de Acinetobacter sp. ADP1 (YP_046731); FabH de Marinobacter aquaeoli VT8 (YP_958649); e FabH de Rhodococcus opacus B4 (YP_00278448) ou combinações dos mesmos.[0010] Another aspect of the disclosure provides a recombinant host cell that has a genetically modified polynucleotide sequence that encodes one or more polypeptides, the polypeptides having an enzymatic activity that includes, but is not limited to, trans-2, cis- 3-decenoyl-ACP isomerase (fabA or fabM); β-ketoacyl-ACP synthase I (fabB); malonyl-CoA-ACP transacylase (fabD); β-ketoacyl-ACP synthase I (fabF or fabB); β-ketoacyl-ACP reductase (fabG); β-ketoacyl-ACP synthase III (fabH); enoyl-ACP reductase (fabI or fabL or fabV or fabK); and 3-hydroxy-acyl-[acp] dehydratase (fabA or fabZ); trans-2-enoyl-ACP reductase II (fabK). In a related aspect, the polypeptide is selected from fabA, fabB, fabD, fabF, fabG, fabH, fabI, fabL, fabV, fabZ, fabM, and fabK and or combinations thereof. In yet another related aspect, the polypeptide is selected from Salmonella typhimurium FabA (NP_460041); Escherichia coli FabB (NP_416826); Salmonella typhimurium FabD (NP_460164); Salmonella typhimurium FabG (NP_460165); Salmonella typhimurium FabH (NP_460163); Salmonella typhimurium FabZ (NP_459232); Streptococcus mutans FabM (AAN59379); Streptococcus pneumoniae FabK (AAF98273); Vibrio cholera FabV (YP_001217283); Clostridium acetobutylicum FabF (NP_350156); FabI from Bacillus subtilis subsp. subtle str. 168 (NP_389054); FabL from Bacillus subtilis subsp. subtle str. 168 (NP_388745); FabI to Acinetobacter sp. ADP1 (YP_047630); Marinobacter aquaeoli VT8 FabI (YP_958813); Rhodococcus opacus B4 FabI (YP_002784194); FabH from Acinetobacter sp. ADP1 (YP_046731); Marinobacter aquaeoli VT8 FabH (YP_958649); and Rhodococcus opacus B4 FabH (YP_00278448) or combinations thereof.
[0011] A revelação contempla adicionalmente uma célula hospedeira recombinante que tem uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada que codifica um polipeptídeo de ACP, sendo que a célula hospedeira recombinante produz uma composição de derivado de ácido graxo a uma titulação, rendimento ou produtividade maior do que uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente quando cultivada em um meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo de ACP. Em um aspecto relacionado, a sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada codifica adicionalmente um polipeptídeo que tem uma atividade de fosfopanteteinil transferase (E.C. 2.7.8.7). No presente documento, a sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada inclui um gene sfp que codifica uma fosfopanteteinil transferase (E.C. 2.7.8.7). Em um aspecto relacionado, uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada codifica adicionalmente um polipeptídeo que tem uma atividade de accABCD (E.C. 6.4.1.2). A ACP pode ser expressa em combinação com accABCD e/ou com uma fosfopanteteinil transferase, sendo que a combinação de quaisquer dentre os polipeptídeos expressos leva a aumentos adicionais na titulação, rendimento e/ou produtividade da célula hospedeira recombinante quando cultivados sob condições apropriadas. Em outro aspecto relacionado, a ACP é derivada do mesmo organismo que uma enzima de trajetória terminal expressa na célula hospedeira recombinante, sendo que a enzima de terminação cliva qualquer espécie de acil-ACP que seja parte da trajetória biossintética do ácido graxo. A ACP é exógena ou endógena à célula hospedeira.[0011] The disclosure further contemplates a recombinant host cell that has a genetically modified polynucleotide sequence that encodes an ACP polypeptide, wherein the recombinant host cell produces a fatty acid derivative composition at a titer, yield or productivity greater than a corresponding wild-type host cell when cultured in a medium containing a carbon source under conditions effective to express the ACP polypeptide. In a related aspect, the genetically modified polynucleotide sequence additionally encodes a polypeptide that has a phosphopantetheinyl transferase activity (E.C. 2.7.8.7). In the present document, the genetically modified polynucleotide sequence includes an sfp gene encoding a phosphopantetheinyl transferase (E.C. 2.7.8.7). In a related aspect, a genetically modified polynucleotide sequence additionally encodes a polypeptide that has an accABCD activity (E.C. 6.4.1.2). ACP can be expressed in combination with accABCD and/or with a phosphopantetheinyl transferase, with the combination of any of the expressed polypeptides leading to further increases in titer, yield and/or recombinant host cell productivity when cultured under appropriate conditions. In another related aspect, ACP is derived from the same organism as a terminal pathway enzyme expressed in the recombinant host cell, with the terminating enzyme cleaving any acyl-ACP species that is part of the fatty acid biosynthetic pathway. The ACP is exogenous or endogenous to the host cell.
[0012] A revelação engloba adicionalmente uma célula hospedeira recombinante que inclui uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada incluindo um transpóson, sendo que a inserção do transpóson em um gene yijP afeta um segundo gene que flanqueia o gene yij, sendo que o segundo gene codifica para um polinucleotídeo que é regulado ascendente ou descendentemente e em que o polinucleotídeo regulado ascendente ou descendentemente codifica para um polipeptídeo que afeta a produção de uma composição de derivado de ácido graxo quando a célula hospedeira é cultivada em um meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo. O gene yijP pode ser flanqueados por genes em ambos os lados. Em um aspecto relacionado, a inserção do transpóson no gene yijP resulta em inativação do gene yijP ou um polinucleotídeo do mesmo, que afeta um ou mais dos genes que flanqueiam o gene yijP, sendo que o gene ou genes que flanqueiam codificam para um polipeptídeo que afeta a produção de uma composição de derivado de ácido graxo quando a célula hospedeira é cultivada em um meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo. Em um aspecto relacionado, o gene que flanqueia inclui polinucleotídeos que incluem, mas não se limitam a, ppc, yijO, frwD, pflC, pflD ou argE.[0012] The disclosure further encompasses a recombinant host cell that includes a genetically modified polynucleotide sequence including a transposon, wherein the insertion of the transposon into a yijP gene affects a second gene flanking the yij gene, the second gene encoding for a polynucleotide that is up- or down-regulated and wherein the up- or down-regulated polynucleotide encodes a polypeptide that affects the production of a fatty acid derivative composition when the host cell is cultured in a medium containing a carbon source under effective conditions to express the polypeptide. The yijP gene can be flanked by genes on either side. In a related aspect, insertion of the transposon into the yijP gene results in inactivation of the yijP gene or a polynucleotide thereof, which affects one or more of the genes that flank the yijP gene, with the flanking gene or genes encoding a polypeptide that affects the production of a fatty acid derivative composition when the host cell is cultured in a medium containing a carbon source under conditions effective to express the polypeptide. In a related aspect, the flanking gene includes polynucleotides that include, but are not limited to, ppc, yijO, frwD, pflC, pflD, or argE.
[0013] Outro aspecto da revelação fornece uma célula hospedeira recombinante incluindo uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada que codifica um polipeptídeo de fosfoenolpiruvato carboxilase (ppc), sendo que a célula hospedeira recombinante produz uma composição de derivado de ácido graxo a uma titulação, rendimento ou produtividade maior do que uma célula hospedeira do tipo selvagem correspondente quando cultivada em um meio contendo uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar o polipeptídeo ppc.[0013] Another aspect of the disclosure provides a recombinant host cell including a genetically modified polynucleotide sequence that encodes a phosphoenolpyruvate carboxylase (ppc) polypeptide, wherein the recombinant host cell produces a fatty acid derivative composition at a titer, yield or higher productivity than a corresponding wild-type host cell when cultured in a medium containing a carbon source under conditions effective to express the ppc polypeptide.
[0014] Ainda assim, outro aspecto da revelação fornece uma cultura celular que inclui qualquer uma dentre as células hospedeiras recombinantes apresentadas no presente documento (supra). A célula hospedeira recombinante é cultivada em um meio de forma que a célula hospedeira recombinante produza composições derivadas de ácidos graxos de acordo com os métodos de engenharia genética apresentados no presente documento (supra). Em um aspecto relacionado, as composições derivadas de ácidos graxos produzidas pelas células hospedeiras recombinantes da presente revelação incluem, mas não se limitam a, ácidos graxos, ésteres graxos, álcoois graxos, aldeídos graxos, alcanos, olefinas terminais, olefinas internas e cetonas. Em outro aspecto relacionado, o derivado de ácido graxo é um derivado de ácido graxo C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 ou C18. Em ainda outro aspecto relacionado, o derivado de ácido graxo é um derivado de ácido graxo insaturado C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 ou C18:1. Em um aspecto relacionado adicional, a composição de derivado de ácido graxo compreende um ou mais dentre os derivados de ácido graxo C8, C10, C12, C14, C16 e C18. As composições derivadas de ácidos graxos produzida pelas culturas celulares que contêm as células hospedeiras recombinantes da presente revelação incluem ácidos graxos, aldeídos graxos, álcoois graxos, ésteres graxos, alcanos, olefinas terminais, olefinas internas e cetonas. A revelação engloba adicionalmente composições derivadas de ácidos graxos que incluem derivados de ácido graxo que têm uma ligação dupla na posição 7 na cadeia de carbono entre C7 e C8 a partir da extremidade reduzida do álcool graxo; composições derivadas de ácidos graxos que incluem derivados de ácido graxo insaturados; composições derivadas de ácidos graxos que incluem derivados de ácido graxo saturados; e composições derivadas de ácidos graxos que incluem derivados de ácido graxo de cadeia ramificada.[0014] Yet another aspect of the disclosure provides a cell culture that includes any of the recombinant host cells set forth herein (supra). The recombinant host cell is cultured in a medium such that the recombinant host cell produces fatty acid-derived compositions in accordance with the genetic engineering methods presented herein (supra). In a related aspect, fatty acid-derived compositions produced by the recombinant host cells of the present disclosure include, but are not limited to, fatty acids, fatty esters, fatty alcohols, fatty aldehydes, alkanes, terminal olefins, internal olefins, and ketones. In another related aspect, the fatty acid derivative is a C6, C8, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17 or C18 fatty acid derivative. In yet another related aspect, the fatty acid derivative is a C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 or C18:1 unsaturated fatty acid derivative. In a further related aspect, the fatty acid derivative composition comprises one or more of C8, C10, C12, C14, C16 and C18 fatty acid derivatives. Compositions derived from fatty acids produced by cell cultures containing the recombinant host cells of the present disclosure include fatty acids, fatty aldehydes, fatty alcohols, fatty esters, alkanes, terminal olefins, internal olefins and ketones. The disclosure further encompasses fatty acid-derived compositions that include fatty acid derivatives that have a 7-position double bond on the carbon chain between C7 and C8 from the reduced end of the fatty alcohol; fatty acid-derived compositions that include unsaturated fatty acid derivatives; fatty acid-derived compositions that include saturated fatty acid derivatives; and fatty acid-derived compositions that include branched-chain fatty acid derivatives.
[0015] A revelação contempla adicionalmente uma cultura celular que contém qualquer uma das células hospedeiras recombinantes apresentadas no presente documento, sendo que as células hospedeiras recombinantes têm uma titulação que é pelo menos cerca de 5% maior do que a titulação da célula hospedeira do tipo selvagem correspondente quando cultivada sob as mesmas condições que as células hospedeiras recombinantes. No presente documento, as células hospedeiras recombinantes têm uma titulação de cerca de l g/l a cerca de 250 g/l e, mais especificamente, de cerca de 90 g/l a cerca de 120 g/l. Em um aspecto relacionado, as células hospedeiras recombinantes têm um rendimento que é de pelo menos cerca de 10% a cerca de 40%. Em um aspecto, as células hospedeiras recombinantes têm um rendimento de cerca de 25%. Ainda englobada no presente documento é uma cultura celular que contém qualquer uma das células hospedeiras recombinantes apresentadas no presente documento, sendo que a produtividade da cultura celular varia de cerca de 0,7 mg/l/h a cerca de 3 g/l/h ou maior.[0015] The disclosure further contemplates a cell culture that contains any of the recombinant host cells set forth herein, wherein the recombinant host cells have a titer that is at least about 5% higher than the titer of the type host cell. wild type when grown under the same conditions as the recombinant host cells. In the present document, recombinant host cells have a titer of from about 1 g/l to about 250 g/l, and more specifically, from about 90 g/l to about 120 g/l. In a related aspect, the recombinant host cells have a yield that is at least about 10% to about 40%. In one aspect, the recombinant host cells have a yield of about 25%. Further encompassed herein is a cell culture that contains any of the recombinant host cells set forth herein, wherein the cell culture productivity ranges from about 0.7 mg/l/h to about 3 g/l/h or larger.
[0016] Outro aspecto da revelação fornece métodos para produzir uma célula hospedeira recombinante incluindo projetar por engenharia genética a célula hospedeira recombinante de forma que a célula expresse uma sequência de polipeptídeo que é codificada por uma ou mais sequências de polinucleotídeos sob condições específicas de cultura, sendo que a sequência de polinucleotídeos codifica para um ou mais polipeptídeos que têm uma atividade enzimática específica.[0016] Another aspect of the disclosure provides methods for producing a recombinant host cell including genetically engineering the recombinant host cell such that the cell expresses a polypeptide sequence that is encoded by one or more polynucleotide sequences under specific culture conditions, wherein the polynucleotide sequence encodes one or more polypeptides that have a specific enzymatic activity.
[0017] A presente revelação é melhor compreendida quando lida juntamente com as Figuras anexas, que servem para ilustrar as modalidades preferenciais. Compreende-se, entretanto, que a revelação não é limitada às modalidades específicas reveladas nas Figuras.[0017] The present disclosure is better understood when read together with the accompanying Figures, which serve to illustrate preferred embodiments. It is understood, however, that the disclosure is not limited to the specific modalities revealed in the Figures.
[0018] A Figura 1 apresenta uma trajetória biossintética exemplificativa para uso na produção de acil CoA como um precursor para derivados de ácido graxo em um microrganismo recombinante. O ciclo é iniciado pela condensação de malonil-ACP e acetil-CoA.[0018] Figure 1 presents an exemplary biosynthetic pathway for use in the production of acyl CoA as a precursor for fatty acid derivatives in a recombinant microorganism. The cycle is initiated by the condensation of malonyl-ACP and acetyl-CoA.
[0019] A Figura 2 apresenta um ciclo biossintético exemplificativo de ácido graxo, no qual malonil-ACP é produzido pela transacilação de malonil-CoA para malonil- ACP (catalisada por malonil-CoA:ACP transacilase (fabD)); e então a β-cetoacil-ACP sintase III (fabH) inicia a condensação de malonil-ACP com acetil-CoA. Os ciclos de alongamento começam com a condensação de malonil-ACP e uma acil-ACP catalisada por β-cetoacil-ACP sintase I (fabB) e por β-cetoacil-ACP sintase II (fabF) para produzir uma β- ceto-acil-ACP, então a β-ceto-acil-ACP é reduzida pela β- cetoacil-ACP redutase (fabG) para produzir uma β-hidr0xi- acil-ACP, que é desidratada em uma trans-2-enoil-acil-ACP por β-hidroxiacil-ACP desidratase (fabA ou fabZ). A FabA pode também isomerizar trans-enoil-acil-ACP em cis-3-enoil- acil-ACP, que pode se utilizar de fabI e pode ser usado por fabB (tipicamente até um comprimento máximo de cadeia alifática de C16) para produzir β-ceto-acil-ACP. A etapa final em cada ciclo é catalisada por enoil-ACP redutase (fabI) que converte trans-2-enoil-acil-ACP em acil-ACP. Nos métodos descritos no presente documento, a terminação da síntese de ácido graxo ocorre por remoção de tioesterase do grupo acila a partir de acil-ACP para liberar ácidos graxos livres (FFA). As tioesterases (por exemplo, tesA) hidrolisam ligações de tioéster, que ocorrem entre cadeias acila e ACP através de ligações sulfidrílicas.[0019] Figure 2 shows an exemplary fatty acid biosynthetic cycle, in which malonyl-ACP is produced by the transacylation of malonyl-CoA to malonyl-ACP (catalyzed by malonyl-CoA:ACP transacylase (fabD)); and then β-ketoacyl-ACP synthase III (fabH) initiates the condensation of malonyl-ACP with acetyl-CoA. Elongation cycles begin with the condensation of malonyl-ACP and an acyl-ACP catalyzed by β-ketoacyl-ACP synthase I (fabB) and β-ketoacyl-ACP synthase II (fabF) to produce a β-keto-acyl-ACP synthase. ACP, then β-keto-acyl-ACP is reduced by β-ketoacyl-ACP reductase (fabG) to produce a β-hydroxy-acyl-ACP, which is dehydrated to a trans-2-enoyl-acyl-ACP by β -hydroxyacyl-ACP dehydratase (fabA or fabZ). FabA can also isomerize trans-enoyl-acyl-ACP to cis-3-enoyl-acyl-ACP, which can use fabI and can be used by fabB (typically up to a maximum aliphatic chain length of C16) to produce β -keto-acyl-ACP. The final step in each cycle is catalyzed by enoyl-ACP reductase (fabI) which converts trans-2-enoyl-acyl-ACP to acyl-ACP. In the methods described herein, termination of fatty acid synthesis occurs by removal of thioesterase from the acyl group from acyl-ACP to release free fatty acids (FFA). Thioesterases (eg tesA) hydrolyze thioester bonds, which occur between acyl and ACP chains via sulfhydryl bonds.
[0020] A Figura 3 ilustra a estrutura e função do complexo enzimático acetil-CoA carboxilase (accABCD). A BirA biotinila accB, a proteína carreadora de carboxil- biotina, que é parte do complexo enzimático acetil-CoA carboxilase.[0020] Figure 3 illustrates the structure and function of the enzyme complex acetyl-CoA carboxylase (accABCD). BirA biotinyl accB, the carboxyl-biotin carrier protein, which is part of the acetyl-CoA carboxylase enzyme complex.
[0021] A Figura 4 apresenta uma visão geral de uma trajetória biossintética exemplificativa para a produção de álcool graxo iniciando com acil-ACP, em que a produção de aldeído graxo é catalisada pela atividade enzimática de acil-ACP redutase (AAR) ou tioesterase (TE) e ácido carboxílico redutase (Car). O aldeído graxo é convertido em álcool graxo por aldeído redutase (também chamada de álcool desidrogenase).[0021] Figure 4 presents an overview of an exemplary biosynthetic trajectory for the production of fatty alcohol starting with acyl-ACP, in which the production of fatty aldehyde is catalyzed by the enzymatic activity of acyl-ACP reductase (AAR) or thioesterase ( TE) and carboxylic acid reductase (Car). Fatty aldehyde is converted to fatty alcohol by aldehyde reductase (also called alcohol dehydrogenase).
[0022] A Figura 5 apresenta uma visão geral de duas trajetórias biossintéticas exemplificativas para a produção de ésteres graxos iniciando com acil-ACP, em que a produção de ésteres graxos é conseguida por um sistema de uma enzima ou um sistema de três enzimas.[0022] Figure 5 presents an overview of two exemplary biosynthetic pathways for the production of fatty esters starting with acyl-ACP, in which the production of fatty esters is achieved by a one-enzyme system or a three-enzyme system.
[0023] A Figura 6 apresenta uma visão geral de trajetórias biossintéticas exemplificativas para a produção de hidrocarbonetos iniciando com acil-ACP; sendo que a produção de olefinas internas é catalisada pela atividade enzimática de OleABCD; a produção de alcanos é catalisada pela conversão enzimática de aldeídos graxos em alcanos por meio de aldeído decarbonilase (ADC); e a produção de olefinas terminais é catalisada pela conversão enzimática de ácidos graxos em olefinas terminais por uma decarboxilase.[0023] Figure 6 presents an overview of exemplary biosynthetic trajectories for the production of hydrocarbons starting with acyl-ACP; whereas the production of internal olefins is catalyzed by the enzymatic activity of OleABCD; the production of alkanes is catalyzed by the enzymatic conversion of fatty aldehydes to alkanes by means of aldehyde decarbonylase (ADC); and the production of terminal olefins is catalyzed by the enzymatic conversion of fatty acids to terminal olefins by a decarboxylase.
[0024] A Figura 7 ilustra a produção do derivado de ácido graxo (Espécies Graxas Totais) pela cepa MG1655 de E. coli com o gene fadE atenuado (isto é, deletado) em comparação com a produção do derivado de ácido graxo pela E. coli MG1655. Os dados apresentados na Figura 7 mostram que a atenuação do gene fadE não afetou a produção de derivado de ácido graxo.[0024] Figure 7 illustrates the production of the fatty acid derivative (Total Fatty Species) by E. coli strain MG1655 with the fadE gene attenuated (i.e., deleted) compared to the production of the fatty acid derivative by E. coli MG1655. The data presented in Figure 7 show that attenuation of the fadE gene did not affect fatty acid derivative production.
[0025] A Figura 8 mostra níveis de malonil-CoA em DAM1_i377 em fase logarítimica, que expressa oito construções diferentes de operão C. glutamicum acetil-CoA carboxilase (Acc).[0025] Figure 8 shows levels of malonyl-CoA in DAM1_i377 in logarithmic phase, which expresses eight different C. glutamicum acetyl-CoA carboxylase (Acc) operon constructs.
[0026] A Figura 9 mostra níveis intracelulares de CoA de cadeia curta em E. coli DAM1_i377 na fase logarítmica que expressa construções de operão ptrc1/3_accDACB-birA±panK. A accDACB+birA é também chamada, no presente documento, de accD+.[0026] Figure 9 shows intracellular levels of short chain CoA in E. coli DAM1_i377 at logarithmic phase expressing ptrc1/3_accDACB-birA±panK operon constructs. accDACB+birA is also referred to in this document as accD+.
[0027] A Figura 10 mostra a produção de éster metílico de ácido graxo (FAME) na cepa DV2 de E. coli que expressa éster sintase 9 a partir de M. hidrocarbonoclasticus e componentes de um complexo acetil- CoA carboxilase a partir de C. glutamicum.[0027] Figure 10 shows the production of fatty acid methyl ester (FAME) in E. coli strain DV2 expressing ester synthase 9 from M. hydrocarbonoclasticus and components of an acetyl-CoA carboxylase complex from C. glutamicum.
[0028] A Figura 11 mostra a produção de álcoois graxos por E. coli que expressa a AAR de Synechococcus elongatus PCC7942 junto com o operão accD+ a partir de C. glutamicum em um plasmídeo pCL. Amostras em triplicata são mostradas para as cepas accD+.[0028] Figure 11 shows the production of fatty alcohols by E. coli expressing the Synechococcus elongatus PCC7942 AAR together with the accD+ operon from C. glutamicum in a pCL plasmid. Triplicate samples are shown for accD+ strains.
[0029] As Figuras 12A e 12B mostram dados para a produção de espécies graxas totais (mg/l) a partir de ensaios de placa em duplicata quando o plasmídeo pCL_Ptrc_tesA foi transformado em cada uma das cepas que contêm iFAB mostradas nas Figuras e uma fermentação foi desempenhada em meio FA2 com 20 horas, da indução à colheita, tanto em 32 °C (Figura 12A) quanto em 37 °C (Figura 12B).[0029] Figures 12A and 12B show data for the production of total fatty species (mg/l) from duplicate plaque assays when the pCL_Ptrc_tesA plasmid was transformed into each of the iFAB-containing strains shown in the Figures and a fermentation was performed in FA2 medium for 20 hours, from induction to harvest, both at 32 °C (Figure 12A) and at 37 °C (Figure 12B).
[0030] A Figura 13 mostra a produção de FAME com DAM1 de E. coli com plasmídeo pDS57 e com operões fabHI integrados. Os genes fabH/I são de Marinobacter aquaeoli VT8 ou de Acinetobacter baylyi ADP1. Consulte a Tabela 7 para maiores detalhes sobre os operões fabH/I nessas cepas.[0030] Figure 13 shows the production of FAME with E. coli DAM1 with plasmid pDS57 and with integrated fabHI operons. The fabH/I genes are from Marinobacter aquaeoli VT8 or from Acinetobacter baylyi ADP1. See Table 7 for more details on fabH/I operons in these strains.
[0031] A Figura 14 mostra a produção de FAME com DAM1 de E. coli com plasmídeo pDS57 e diferentes configurações dos genes C. glutamicum acc assim como os operões fabHI integrados. As cepas contêm os genes fabH/I de Rhodococcus opacus ou de Acinetobacter baylyi ADP1. Consulte a Tabela 7 para maiores detalhes sobre os operões fabH/I e acc.[0031] Figure 14 shows the production of FAME with E. coli DAM1 with plasmid pDS57 and different configurations of the C. glutamicum acc genes as well as the integrated fabHI operons. The strains contain the Rhodococcus opacus or Acinetobacter baylyi ADP1 fabH/I genes. See Table 7 for details on the fabH/I and acc operons.
[0032] A Figura 15 mostra titulações de FAME e FFA das duas cepas E. coli DAM1 pDS57 com cepas de genes fabH/I integradas selecionadas dentre a Figura 13 em comparação com a cepa de controle E. coli DAM1 pDS57.[0032] Figure 15 shows FAME and FFA titers of the two E. coli DAM1 pDS57 strains with integrated fabH/I gene strains selected from Figure 13 compared to the control E. coli DAM1 pDS57 strain.
[0033] A Figura 16 é uma retratação diagramática do locus iFAB138 incluindo um diagrama do cassette cat-loxP- PT5 integrado na frente de iFAB138 (Figura 16 A); e um diagrama da região PT5_iFAB138 (Figura 16B).[0033] Figure 16 is a diagrammatic depiction of the iFAB138 locus including a diagram of the cat-loxP-PT5 cassette integrated in front of iFAB138 (Figure 16A); and a diagram of the PT5_iFAB138 region (Figure 16B).
[0034] A Figura 17 mostra que a cepa V668, que tem os genes lph e ilvG repareados, produziu um nível maior de FFA do que EG149, que não tem nenhum dos genes repareados.[0034] Figure 17 shows that strain V668, which has the lph and ilvG genes matched, produced a higher level of FFA than EG149, which has neither of the genes matched.
[0035] A Figura 18 é uma retratação diagramática de uma inserção de cassette de transpóson no gene yijP da cepa LC535 (colocação de transpóson 68F11). Os promotores internos ao cassette de transpóson são mostrados e podem ter efeitos em uma expressão gênica adjacente.[0035] Figure 18 is a diagrammatic depiction of a transposon cassette insert in the yijP gene of strain LC535 (transposon placement 68F11). Promoters internal to the transposon cassette are shown and may have effects on adjacent gene expression.
[0036] A Figura 19 ilustra a produção de álcool graxo por DV2 de E. coli que expressa Synechococcus elongatus acil-ACP redutase (AAR) e que coexpressa várias proteína cianobacterianas carreadoras de acilas (ACPs). Os detalhes a respeito da fonte das ACPs são fornecidos na Tabela 12.[0036] Figure 19 illustrates the production of fatty alcohol by E. coli DV2 that expresses Synechococcus elongatus acyl-ACP reductase (AAR) and that co-expresses various cyanobacterial acyl-carrying proteins (ACPs). Details regarding the source of the ACPs are provided in Table 12.
[0037] A Figura 20 ilustra a produção de ácido graxo com DV2 de E. coli que expressa tioesterase 'tesA de E. coli sem sequência líder e que coexpressa uma proteína cianobacteriana carreadora de acila (cACP) e B. subtilis sfp.[0037] Figure 20 illustrates fatty acid production with E. coli DV2 expressing E. coli tesA thioesterase without leader sequence and co-expressing a cyanobacterial acyl-carrying protein (cACP) and B. subtilis sfp.
[0038] A revelação é baseada, pelo menos em parte, na constatação de que a modificação de vários aspectos da trajetória biossintética do ácido graxo em uma célula hospedeira recombinante facilita a produção acentuada de derivados de ácido graxo pela célula hospedeira. A revelação se refere a composições de derivados de ácido graxo que têm características desejáveis e a métodos para produzir as mesmas. Além disso, a revelação se refere a células hospedeiras recombinantes (por exemplo, microrganismos), culturas de células hospedeiras recombinantes, métodos para produzir e usar as células hospedeiras recombinantes, por exemplo, o uso de células hospedeiras recombinantes cultivadas na produção fermentativa de derivados de ácido graxo que têm características desejáveis.[0038] The disclosure is based, at least in part, on the finding that modification of various aspects of the fatty acid biosynthetic pathway in a recombinant host cell facilitates enhanced production of fatty acid derivatives by the host cell. The disclosure relates to compositions of fatty acid derivatives that have desirable characteristics and to methods of producing the same. Furthermore, the disclosure relates to recombinant host cells (e.g., microorganisms), cultures of recombinant host cells, methods of producing and using the recombinant host cells, e.g., the use of cultured recombinant host cells in the fermentative production of derivatives of fatty acid that have desirable characteristics.
[0039] Mais especificamente, a produção de uma composição desejada derivada de ácido graxo (por exemplo, acil-CoA, ácidos graxos, aldeídos graxos, álcoois de cadeia longa e curta, hidrocarbonetos, álcoois graxos, ésteres (por exemplo, ceras, ésteres de ácido graxo, ou ésteres graxos), olefinas terminais, olefinas internas e cetonas é acentuada modificando-se a expressão de um ou mais genes envolvidos em uma trajetória biossintética para produção, degradação e/ou secreção de ácido graxo, éster graxo, alcano, alceno, olefina ou álcool graxo. A revelação fornece células hospedeiras recombinantes que foram projetadas para fornecer uma biossíntese acentuada de ácido graxo em relação a células hospedeiras não projetadas ou nativas (por exemplo, células hospedeiras do tipo selvagem que funcionam como células de controle), o que é conseguido, por exemplo, através de melhoras na cepa. Sendo assim, a revelação identifica polinucleotídeos úteis para as células hospedeiras recombinantes, os métodos e as composições da revelação. Será reconhecido em geral que a identificação absoluta da sequência de tais polinucleotídeos não é necessária. Por exemplo, alterações em uma sequência de polinucleotídeos particular podem ser feitas e os polipeptídeo codificados podem ser triados para atividade. Tais alterações tipicamente compreendem mutações conservativas e mutações silenciosas (por exemplo, um aperfeiçoamento de códon). Os polinucleotídeos modificados ou projetados por engenharia genética e os polipeptídeos variantes codificados podem ser triados para uma função desejada incluindo, mas sem limitação a atividade catalítica aumentada, estabilidade aumentada ou inibição diminuída (por exemplo, inibição por retroalimentação diminuída) com o uso de métodos conhecidos na técnica.[0039] More specifically, the production of a desired composition derived from fatty acid (e.g. acyl-CoA, fatty acids, fatty aldehydes, long and short chain alcohols, hydrocarbons, fatty alcohols, esters (e.g. waxes, esters) fatty acids, or fatty esters), terminal olefins, internal olefins and ketones is accentuated by modifying the expression of one or more genes involved in a biosynthetic pathway for the production, degradation and/or secretion of fatty acid, fatty ester, alkane, alkene, olefin, or fatty alcohol. The disclosure provides recombinant host cells that have been engineered to provide enhanced fatty acid biosynthesis relative to non-engineered or native host cells (eg, wild-type host cells that function as control cells), which is achieved, for example, through improvements in the strain. Thus, the disclosure identifies useful polynucleotides for recombinant host cells, the methods s and the compositions of the revelation. It will be generally recognized that absolute sequence identification of such polynucleotides is not necessary. For example, changes to a particular polynucleotide sequence can be made and the encoded polypeptides can be screened for activity. Such changes typically comprise conservative mutations and silent mutations (eg, a codon enhancement). Genetically engineered or modified polynucleotides and encoded variant polypeptides can be screened for a desired function including, but not limited to, increased catalytic activity, increased stability, or decreased inhibition (e.g., decreased feedback inhibition) using known methods. in the technique.
[0040] A revelação identifica atividades enzimáticas envolvidas em várias etapas (isto é, reações) das trajetórias biossintéticas do ácido graxo descritas no presente documento de acordo com o número de Classificação de Enzima (EC) e fornece polipeptídeos exemplificativos (por exemplo, enzimas) categorizados por tais números EC e polinucleotídeos exemplificativos que codificam tais polipeptídeos. Tais polipeptídeos e polinucleotídeos exemplificativos, que são identificados no presente documento por Números de Acesso e/ou Números de Identificação de Sequência (nos de ID de SEQ) , são úteis para projetar trajetórias de ácido graxo em células hospedeiras parentais para obter as células hospedeiras recombinantes descritas no presente documento. Os polipeptídeos e polinucleotídeos descritos no presente documento são exemplificativos e não limitantes. As sequências de homólogos de polipeptídeos exemplificativos descritas no presente documento estão disponíveis às pessoas versadas na técnica através de vários bancos de dados (por exemplo, bancos de dados rhw Entrez fornecidos pelo Centro Nacional de Informações de Biotecnologia (NCBI), bancos de dados ExPasy fornecidos pelo Instituto Suíço de Bioinformática, o banco de dados BRENDA fornecido pela Universidade Técnica de Braunschweig e o banco de dados KEGG fornecido pelo Centro de Bioinformática da Universidade de Kyoto e da Universidade de Tokyo, todos os quais estão disponíveis na Internet).[0040] The disclosure identifies enzymatic activities involved in various steps (i.e., reactions) of the fatty acid biosynthetic pathways described herein under the Enzyme Classification (EC) number and provides exemplary polypeptides (e.g., enzymes) categorized by such EC numbers and exemplary polynucleotides encoding such polypeptides. Such exemplary polypeptides and polynucleotides, which are identified herein by Accession Numbers and/or Sequence Identification Numbers (SEQ ID Nos.), are useful for designing fatty acid pathways in parental host cells to obtain the recombinant host cells. described in this document. The polypeptides and polynucleotides described herein are exemplary and not limiting. Exemplary polypeptide homolog sequences described herein are available to those skilled in the art through various databases (e.g. rhw Entrez databases provided by the National Center for Biotechnology Information (NCBI), ExPasy databases provided by the Swiss Institute of Bioinformatics, the BRENDA database provided by the Technical University of Braunschweig and the KEGG database provided by the Bioinformatics Center at Kyoto University and the University of Tokyo, all of which are available on the Internet).
[0041] Conforme usado nesse relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem referências plurais a menos que o contexto claramente dite o contrário. Assim, por exemplo, uma referência a "uma célula hospedeira recombinante" inclui duas ou mais tais células hospedeiras recombinantes, uma referência a "um álcool graxo" inclui um ou mais álcoois graxos ou misturas de álcoois graxos, uma referência a "uma sequência codificante de ácido nucleico" inclui uma ou mais sequências codificantes de ácido nucleico, uma referência a "uma enzima" inclui uma ou mais enzimas e similares.[0041] As used in this specification and the appended claims, the singular forms "a", "an", "the", and "a" include plural references unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, a reference to "a recombinant host cell" includes two or more such recombinant host cells, a reference to "a fatty alcohol" includes one or more fatty alcohols or mixtures of fatty alcohols, a reference to "a coding sequence of nucleic acid" includes one or more nucleic acid coding sequences, a reference to "an enzyme" includes one or more enzymes, and the like.
[0042] Números de Acesso: Os Números de Acesso de Sequência no decorrer dessa descrição foram obtidos a partir de bancos de dados fornecidos pelo NCBI (Centro Nacional de Informações de Biotecnologia), mantido pelos Institutos Nacionais de Saúde, EUA (que são identificados no presente documento as "Números de Acesso NCBI" ou alternativamente como "Números de Acesso GenBank") e da UniProt Knowledgebase (UniProtKB) e do bancos de dados Swiss-Prot fornecido pelo Instituto Suíço de Bioinformática (que são identificados no presente documento como "Números de Acesso UniProtKB").[0042] Accession Numbers: The Sequence Accession Numbers throughout this description were obtained from databases provided by the NCBI (National Center for Biotechnology Information), maintained by the National Institutes of Health, USA (which are identified in the herein the "NCBI Accession Numbers" or alternatively as "GenBank Accession Numbers") and from the UniProt Knowledgebase (UniProtKB) and from the Swiss-Prot database provided by the Swiss Institute of Bioinformatics (which are identified herein as "Numbers of UniProtKB Access").
[0043] Números de Classificação de Enzima (EC): Os números EC são estabelecidos pelo Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB), do qual a descrição está disponível no site de Nomenclatura de Enzimas IUBMB na Internet. Os números EC classificam as enzimas de acordo com a reação que catalisam.[0043] Enzyme Classification (EC) Numbers: EC numbers are established by the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB), of which the description is available on the IUBMB Enzyme Nomenclature website. EC numbers classify enzymes according to the reaction they catalyze.
[0044] Conforme usado no presente documento, o termo "nucleotídeo"se refere a uma unidade monomérica de um polinucleotídeo que consiste em uma base heterocíclica, um açúcar e um ou mais grupos fosfato. As bases de ocorrência natural (guanina (G), adenina (A), citosina (C), timina (T) e uracil (U)) são tipicamente derivados de purina ou pirimidina, embora deva ser notado que análogos de base de ocorrência natural e não natural são também incluídos. O açúcar de ocorrência natural é a pentose (açúcar de cinco carbonos) desoxirribose (que forma o DNA) ou a ribose (que forma o RNA), embora deva ser compreendido que análogos de açúcar de ocorrência natural e não natural são também incluídos. Os ácidos nucleicos são tipicamente unidos através de ligações de fosfato para formar ácidos nucleicos ou polinucleotídeos, apesar de muitas outras uniões serem conhecidas na técnica (por exemplo, fosforotioatos, boranofosfatos e similares).[0044] As used herein, the term "nucleotide" refers to a monomeric unit of a polynucleotide consisting of a heterocyclic base, a sugar and one or more phosphate groups. Naturally occurring bases (guanine (G), adenine (A), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U)) are typically derived from purine or pyrimidine, although it should be noted that naturally occurring base analogues and unnatural are also included. The naturally occurring sugar is pentose (five carbon sugar) deoxyribose (which forms DNA) or ribose (which forms RNA), although it should be understood that naturally occurring and non-naturally occurring sugar analogues are also included. Nucleic acids are typically joined via phosphate bonds to form nucleic acids or polynucleotides, although many other bonds are known in the art (e.g., phosphorothioates, boranophosphates, and the like).
[0045] Conforme usado no presente documento, o termo "polinucleotídeo"se refere a um polímero de ribonucleotídeos (RNA) ou desoxirribonucleotídeos (DNA) que podem ser de fita simples ou de fita dupla e que podem conter nucleotídeos não naturais ou alterados. Os termos "polinucleotídeo", "sequência de ácido nucleico" e "sequência de nucleotídeo" são usados de forma intercambiável no presente documento para fazer referência a uma forma polimérica de nucleotídeos de qualquer comprimento, tanto de RNA quanto de DNA. Esses termos se referem à estrutura primária da molécula e, assim, incluem DNA de fita simples e de fita dupla e RNA de fita simples e de fita dupla. Os termos incluem, como equivalentes, análogos tanto de RNA quanto de DNA feitos a partir de análogos de nucleotídeo e polinucleotídeos modificados tais como, apesar de sem limitação a, polinucleotídeos metilados e/ou capeados. O polinucleotídeo pode ser em qualquer forma incluindo mas sem limitação a plasmídeo, viral, cromossômico, EST, cDNA, mRNA e rRNA.[0045] As used herein, the term "polynucleotide" refers to a polymer of ribonucleotides (RNA) or deoxyribonucleotides (DNA) which may be single-stranded or double-stranded and which may contain unnatural or altered nucleotides. The terms "polynucleotide", "nucleic acid sequence" and "nucleotide sequence" are used interchangeably herein to refer to a polymeric form of nucleotides of any length, both RNA and DNA. These terms refer to the primary structure of the molecule and thus include single-stranded and double-stranded DNA and single-stranded and double-stranded RNA. The terms include, as equivalents, both RNA and DNA analogs made from nucleotide analogs and modified polynucleotides such as, but not limited to, methylated and/or capped polynucleotides. The polynucleotide can be in any form including but not limited to plasmid, viral, chromosomal, EST, cDNA, mRNA and rRNA.
[0046] Conforme usado no presente documento, os termos "polipeptídeo"e "proteína" são usados de maneira intercambiável para fazer referência a um polímero de resíduos de aminoácido. O termo "polipeptídeo recombinante" se refere a um polipeptídeo que é produzido por técnicas recombinantes, sendo que um DNA ou RNA que codifica a proteína expressa é geralmente inserido em um vetor de expressão adequado que é por sua vez usado para transformar uma célula hospedeira para produzir o polipeptídeo.[0046] As used herein, the terms "polypeptide" and "protein" are used interchangeably to refer to a polymer of amino acid residues. The term "recombinant polypeptide" refers to a polypeptide that is produced by recombinant techniques, whereby a DNA or RNA encoding the expressed protein is generally inserted into a suitable expression vector which is in turn used to transform a host cell to produce the polypeptide.
[0047] Conforme usado no presente documento, o termo "homólogo"se refere a um polinucleotídeo ou um polipeptídeo que compreende uma sequência que é pelo menos cerca de 50% idêntica à sequência de polinucleotídeos ou polipeptídeos correspondente. Os polinucleotídeos ou polipeptídeos homólogos preferenciais têm sequências de polinucleotídeos ou sequências de aminoácido que têm pelo menos cerca de 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou pelo menos cerca de 99% de homologia com a sequência de aminoácido ou sequência de polinucleotídeos correspondente. Conforme usado no presente documento, os termos "homologia" de sequência e "identidade" de sequência são usados de maneira intercambiável.[0047] As used herein, the term "homolog" refers to a polynucleotide or a polypeptide that comprises a sequence that is at least about 50% identical to the corresponding polynucleotide or polypeptide sequence. Preferred homologous polynucleotides or polypeptides have polynucleotide sequences or amino acid sequences that are at least about 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least about 99% homology to the corresponding amino acid sequence or polynucleotide sequence. As used herein, the terms sequence "homology" and sequence "identity" are used interchangeably.
[0048] Uma pessoa de habilidade comum na técnica está bem informada sobre métodos para determinar a homologia entre duas ou mais sequências. Brevemente, cálculos de "homologia" entre duas sequências podem ser efetivados conforme segue. As sequências são alinhadas para propósitos de comparação aperfeiçoada (por exemplo, intervalos podem ser introduzidos em um ou em ambos dentre uma primeira e uma segunda sequência de aminoácido ou ácido nucleico para alinhamento aperfeiçoado e sequências não homólogas podem ser ignoradas para propósitos de comparação). Em uma modalidade preferencial, o comprimento de uma primeira sequência que é alinhada para propósitos de comparação é pelo menos cerca de 30%, preferencialmente pelo menos cerca de 40%, mais preferencialmente pelo menos cerca de 50%, ainda mais preferencialmente pelo menos cerca de 60% e ainda mais preferencialmente pelo menos cerca de 70%), pelo menos cerca de 75%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%), pelo menos cerca de 95% ou aproximadamente 100% do comprimento de uma segunda sequência. Os resíduos de aminoácido ou nucleotídeos em posições de aminoácido ou posições de nucleotídeo correspondentes da primeira e segunda sequências são então comparados. Quando uma posição na primeira sequência é ocupada pelo mesmo resíduo de aminoácido ou nucleotídeo que a posição correspondente na segunda sequência, então as moléculas são idênticas naquela posição. O percentual de homologia entre as duas sequências é uma função da quantidade de posições idênticas compartilhadas pelas sequências, levando em consideração a quantidade de intervalos e o comprimento de cada intervalo que precise ser introduzido para o alinhamento aperfeiçoado das duas sequências.[0048] A person of ordinary skill in the art is well informed about methods for determining homology between two or more sequences. Briefly, "homology" calculations between two sequences can be performed as follows. Sequences are aligned for improved comparison purposes (for example, gaps may be introduced in one or both of a first and second amino acid or nucleic acid sequences for improved alignment and non-homologous sequences may be ignored for comparison purposes). In a preferred embodiment, the length of a first sequence that is aligned for purposes of comparison is at least about 30%, preferably at least about 40%, more preferably at least about 50%, even more preferably at least about 50%. 60% and even more preferably at least about 70%), at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%), at least about 95%, or approximately 100% of the length of a second string. The amino acid residues or nucleotides at corresponding amino acid positions or nucleotide positions of the first and second sequences are then compared. When a position in the first sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical at that position. The percentage of homology between the two sequences is a function of the amount of identical positions shared by the sequences, taking into account the amount of gaps and the length of each gap that needs to be introduced for the improved alignment of the two sequences.
[0049] A comparação das sequências e a determinação do percentual de homologia entre duas sequências podem ser conseguidas com o uso de um algoritmo matemático, tal como o BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol, 215(3): páginas 403 a 410 (1990)). O percentual de homologia entre duas sequências de aminoácido também pode ser determinado com o uso dos algoritmos Needleman e Wunsch que foram incorporados no programa GAP no pacote de software GCG, com o uso de uma matriz Blossum 62 ou de uma matriz PAM250 e um peso de intervalo de 16, 14, 12, 10, 8, 6 ou 4 e um peso de comprimento de 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 (Needleman e Wunsch, J. Mol. Biol., 48: páginas 444 a 453 (1970)). O percentual de homologia entre duas sequências de nucleotídeo também pode ser determinado com o uso do programa GAP no pacote de software GCG, com o uso de uma matriz NWSgapdna.CMP e um peso de intervalo de 40, 50, 60, 70 ou 80 e um peso de comprimento de 1, 2, 3, 4, 5 ou 6. Uma pessoa de habilidade comum na técnica pode efetivar cálculos iniciais de homologia e ajustar os parâmetros de algoritmo de acordo. Um conjunto de parâmetros preferencial (e aquele que um praticante deveria usar se estiver incerto sobre quais parâmetros deveriam ser aplicados para determinar se uma molécula está dentro de uma limitação de homologia das reivindicações) é uma matriz de pontuação Blossum 62 com uma penalidade de intervalo de 12, uma penalidade de extensão de intervalo de 4 e uma penalidade de intervalo de quadro de leitura de 5. Métodos adicionais de alinhamento de sequência são conhecidos dentro das técnicas de biotecnologia (consulte, por exemplo, Rosenberg, BMC Bioinformatics, 6: 278 (2005); Altschul, et al., FEBS J., 272(20): páginas 5101 a 5109 (2005)).[0049] Sequence comparison and determination of percent homology between two sequences can be accomplished using a mathematical algorithm such as BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol, 215(3): pages 403 to 410 (1990)). The percentage of homology between two amino acid sequences can also be determined using the Needleman and Wunsch algorithms that have been incorporated into the GAP program in the GCG software package, using a Blossum 62 matrix or a PAM250 matrix and a weight of range of 16, 14, 12, 10, 8, 6 or 4 and a length weight of 1, 2, 3, 4, 5 or 6 (Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48: pages 444 to 453 (1970)). The percentage of homology between two nucleotide sequences can also be determined using the GAP program in the GCG software package, using an NWSgapdna.CMP matrix and an interval weight of 40, 50, 60, 70 or 80 and a length weight of 1, 2, 3, 4, 5 or 6. A person of ordinary skill in the art can perform initial homology calculations and adjust algorithm parameters accordingly. A preferred set of parameters (and one that a practitioner should use if uncertain about which parameters should be applied to determine whether a molecule is within a claims homology limitation) is a Blossum 62 score matrix with a range penalty of 12, a gap extension penalty of 4 and a reading frame gap penalty of 5. Additional methods of sequence alignment are known within biotechnology techniques (see, for example, Rosenberg, BMC Bioinformatics, 6: 278 ( 2005); Altschul, et al., FEBS J., 272(20): pages 5101 to 5109 (2005)).
[0050] Conforme usado no presente documento, a expressão "hibridiza mediante condições de baixa estringência, estringência média, estringência alta ou estringência muito alta" descreve condições para hibridização e lavagem. Orientações para efetivar reações de hibridização podem ser encontradas em Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1 a 6.3.6. Métodos aquosos e não aquosos são descritos ne4sta referência e ambos os métodos podem ser usados. As condições específicas de hibridização sob referência no presente documento são conforme segue: 1) Condições de hibridização de baixa estringência - cloreto de sódio 6 vezes concentrado/citrato de sódio (SSC) a aproximadamente 45 °C, depois duas lavadas em SSC 0,2 vez concentrado, SDS a 0,1% pelo menos a 50 °C (a temperatura das lavadas pode ser aumentada para 55 °C para condições de baixa estringência); 2) Condições de hibridização em estringência média ~ SSC 6 vezes concentrado a aproximadamente 45 °C, depois uma ou mais lavadas em SSC 0,2 vez concentrado, SDS a 0,1% a 60°C; 3) Condições de hibridização em estringência alta aproximadamente SSC 6 vezes concentrado a aproximadamente 45 °C, depois um ou mais lavadas em SSC 0,2 vez concentrado, SDS a 0,1% a 65 °C; e 4) Condições de hibridização em estringência muito alta - fosfato de sódio a 0,5 M, 7% de SDS a 65 °C, depois uma ou mais lavadas em SSC 0,2 vez concentrado, SDS a 1% a 65 °C. As condições de estringência muito alta (4) são as condições preferenciais a menos que seja especificado o contrário.[0050] As used herein, the term "hybridizes under conditions of low stringency, medium stringency, high stringency, or very high stringency" describes conditions for hybridization and washing. Guidance for carrying out hybridization reactions can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1 to 6.3.6. Aqueous and non-aqueous methods are described in this reference and both methods can be used. Specific hybridization conditions referred to herein are as follows: 1) Low stringency hybridization conditions - 6-fold concentrated sodium chloride/sodium citrate (SSC) at approximately 45°C, then two washes in 0.2 SSC once concentrated, 0.1% SDS at least at 50°C (wash temperature can be increased to 55°C for low stringency conditions); 2) Hybridization conditions at medium stringency ~ 6-fold concentrated SSC at approximately 45°C, then one or more washes in 0.2-fold concentrated SSC, 0.1% SDS at 60°C; 3) High stringency hybridization conditions at approximately 6-fold concentrated SSC at approximately 45°C, then one or more washes in 0.2-fold concentrated SSC, 0.1% SDS at 65°C; and 4) Very high stringency hybridization conditions - 0.5M sodium phosphate, 7% SDS at 65°C, then one or more washes in 0.2-fold concentrated SSC, 1% SDS at 65°C . Very high stringency conditions (4) are preferred conditions unless otherwise specified.
[0051] Um polipeptídeo "endógeno"se refere a um polipeptídeo codificado pelo genoma da célula hospedeira (por exemplo, pela célula microbial mãe) a partir do qual a célula recombinante é projetada ou derivada.[0051] An "endogenous" polypeptide refers to a polypeptide encoded by the host cell genome (eg, the mother microbial cell) from which the recombinant cell is designed or derived.
[0052] Um polipeptídeo "exógeno"se refere a um polipeptídeo que não é codificado pelo genoma da célula microbial mãe. Um polipeptídeo variante (isto é, mutante) é um exemplo de um polipeptídeo exógeno.[0052] An "exogenous" polypeptide refers to a polypeptide that is not encoded by the genome of the microbial mother cell. A variant (ie, mutant) polypeptide is an example of an exogenous polypeptide.
[0053] O termo "heterólogo"geralmente significa derivado de uma espécie diferente ou derivado de um organismo diferente. Conforme usado no presente documento, o mesmo se refere a uma sequência de nucleotídeo ou uma sequência de polipeptídeo que não está naturalmente presente em um organismo particular. Expressão heteróloga significa que uma proteína ou polipeptídeo é adicionada experimentalmente a uma célula que não expressa normalmente aquela proteína. Sendo assim, heterólogo se refere ao fato que uma proteína transferida era inicialmente derivada de um tipo diferente de célula ou uma espécie diferente da do recipiente. Por exemplo, uma sequência de polinucleotídeos endógenos a uma célula vegetal pode ser introduzida em uma célula hospedeira bacteriana por métodos recombinantes e o polinucleotídeo vegetal é então um polinucleotídeo heterólogo em uma célula hospedeira bacteriana recombinante.[0053] The term "heterologous" generally means derived from a different species or derived from a different organism. As used herein, it refers to a nucleotide sequence or a polypeptide sequence that is not naturally present in a particular organism. Heterologous expression means that a protein or polypeptide is experimentally added to a cell that does not normally express that protein. Thus, heterologous refers to the fact that a transferred protein was initially derived from a different type of cell or a different species than the recipient. For example, a polynucleotide sequence endogenous to a plant cell can be introduced into a bacterial host cell by recombinant methods and the plant polynucleotide is then a heterologous polynucleotide in a recombinant bacterial host cell.
[0054] Conforme usado no presente documento, o termo "fragmento" de um polipeptídeo se refere a uma porção menor de um polipeptídeo ou proteína de comprimento completo que varia em tamanho de quatro resíduos de aminoácido à sequência inteira de aminoácido menos um resíduo de aminoácido. Em certas modalidades da revelação, um fragmento se refere à sequência de aminoácido inteira de um domínio de um polipeptídeo ou proteína (por exemplo, um domínio de ligação de substrato ou um domínio catalítico).[0054] As used herein, the term "fragment" of a polypeptide refers to a smaller portion of a full-length polypeptide or protein that varies in size from four amino acid residues to the entire amino acid sequence minus one amino acid residue. . In certain embodiments of the disclosure, a fragment refers to the entire amino acid sequence of a domain of a polypeptide or protein (e.g., a substrate-binding domain or a catalytic domain).
[0055] Conforme usado no presente documento, o termo "mutagênese"se refere a um processo pelo qual as informações genéticas de um organismo são alteradas de uma maneira estável. A mutagênese de uma sequência de ácido nucleico que codifica uma proteína produz uma proteína mutante. A mutagênese também se refere a alterações em sequências de ácido nucleico não codificantes que resultam em uma atividade de proteína modificada.[0055] As used herein, the term "mutagenesis" refers to a process by which the genetic information of an organism is altered in a stable manner. Mutagenesis of a nucleic acid sequence encoding a protein produces a mutant protein. Mutagenesis also refers to changes in non-coding nucleic acid sequences that result in modified protein activity.
[0056] Conforme usado no presente documento, o termo "gene" se refere a sequências de ácido nucleico que codificam ou um produto de RNA ou um produto de proteína, se refere também a sequências de ácido nucleico unidas de forma operacional que afetam a expressão do RNA ou da proteína (por exemplo, tais sequências incluem mas não se limitam a sequências promotoras ou acentuadoras) ou sequências de ácido nucleico unidas de forma operacional que codificam sequências que afetam a expressão do RNA ou da proteína (por exemplo, tais sequências incluem mas não se limitam a sítios de ligação de ribossomos ou sequências de controle de tradução).[0056] As used herein, the term "gene" refers to nucleic acid sequences that encode either an RNA product or a protein product, it also refers to operably linked nucleic acid sequences that affect expression RNA or protein (e.g., such sequences include but are not limited to promoter or enhancer sequences) or operably linked nucleic acid sequences that encode sequences that affect RNA or protein expression (e.g., such sequences include but not limited to ribosome binding sites or translational control sequences).
[0057] As sequências de controle de expressão são conhecidas na técnica e incluem, por exemplo, promotores, acentuadores, sinais de poliadenilação, terminadores de transcrição, sítios internos de entrada de ribossomos (IRES) e similares, que fornecem a expressão da sequência de polinucleotídeos em uma célula hospedeira. As sequências de controle de expressão interagem especificamente com proteínas celulares envolvidas na transcrição (Maniatis et al., Science, 236: páginas 1237 a 1245 (1987)). As sequências de controle de expressão exemplificativas são descritas, por exemplo, em Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990).[0057] Expression control sequences are known in the art and include, for example, promoters, enhancers, polyadenylation signals, transcriptional terminators, internal ribosome entry sites (IRES) and the like, which provide expression of the sequence of polynucleotides in a host cell. Expression control sequences specifically interact with cellular proteins involved in transcription (Maniatis et al., Science, 236: pages 1237 to 1245 (1987)). Exemplary expression control sequences are described, for example, in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology, Vol. 185, Academic Press, San Diego, Calif. (nineteen ninety).
[0058] Nos métodos da revelação, uma sequência de controle de expressão é unida de forma operacional a uma sequência de polinucleotídeos. Por "unida de forma operacional" quer-se dizer que uma sequência de polinucleotídeos e uma ou mais sequências de controle de expressão são conectadas de forma a permitir a expressão gênica quando as moléculas apropriadas (por exemplo, proteínas ativadoras de transcrição) são ligadas a uma ou mais sequências de controle de expressão. Os promotores unidos de forma operacional são localizados a montante da sequência de polinucleotídeos selecionada em termos da direção de transcrição e tradução. Os acentuadores unidos de forma operacional podem ser localizados a montante, dentro, ou a jusante do polinucleotídeo selecionado.[0058] In the methods of the disclosure, an expression control sequence is operably linked to a polynucleotide sequence. By "operably linked" is meant that a polynucleotide sequence and one or more expression control sequences are linked in a way that allows for gene expression when the appropriate molecules (e.g., transcriptional activator proteins) are linked to one or more expression control sequences. Operably linked promoters are located upstream of the polynucleotide sequence selected in terms of the direction of transcription and translation. Operably linked enhancers can be located upstream, within, or downstream of the selected polynucleotide.
[0059] Conforme usado no presente documento, o termo "vetor" se refere a uma molécula de ácido nucleico com capacidade para transportar outro ácido nucleico, isto é, uma sequência de polinucleotídeos, ao qual foi unida. Um tipo de vetor útil é um epissomo (isto é, um ácido nucleico com capacidade de replicação extracromossômica). Os vetores úteis são aqueles com capacidade de replicação autônoma e/ou expressão de ácidos nucleicos aos quais são unidos. Os vetores com capacidade para direcionar a expressão de genes às quais são unidos de forma operacional são chamados, no presente documento, de "vetores de expressão". Em geral, vetores de expressão úteis em técnicas de DNA recombinante são comumente na forma de "plasmídeos", o que se refere geralmente a alças circulares de DNA de fita dupla que, em sua forma de vetor, não são unidas ao cromossomo. Os termos "plasmídeo"e "vetor"são usados de maneira intercambiável no presente documento, dado que plasmídeo são a forma de vetor mais comumente usada. Entretanto, também estão incluídas outras formar de vetores de expressão que servem funções equivalentes e que, subsequentemente, se tornam conhecidas na técnica através do presente. Em algumas modalidades, um vetor recombinante compreende adicionalmente um promotor unido de forma operacional à sequência de polinucleotídeos. Em algumas modalidades, o promotor é um promotor regulado durante o desenvolvimento, específico de organela, específico de tecido, induzível, constitutivo ou específico de célula. O vetor recombinante tipicamente compreende pelo menos uma sequência incluindo (a) uma sequência de controle de expressão acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (b) um marcador de seleção acoplado de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (c) uma sequência marcadora acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (d) uma porção química purificadora acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (e) uma sequência de secreção acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; e (f) uma sequência de alvejamento acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos. Em certas modalidades, a sequência de nucleotídeo é incorporada de forma estável no DNA genômico da célula hospedeira e a expressão da sequência de nucleotídeo fica sob o controle de uma região promotora regulada. Os vetores de expressão descritos no presente documento incluem uma sequência de polinucleotídeos descrita no presente documento em uma forma adequada para a expressão da sequência de polinucleotídeos em uma célula hospedeira. Será percebido por pessoas versadas na técnica que o projeto do vetor de expressão pode depender de tais fatores como a escolha da célula hospedeira a ser transformada, o nível de expressão de polipeptídeo desejado, etc. Os vetores de expressão descritos no presente documento podem ser introduzidos nas células hospedeiras para produzir polipeptídeos incluindo polipeptídeos de fusão, codificados pelas sequências de polinucleotídeos conforme descrito no presente documento.[0059] As used herein, the term "vector" refers to a nucleic acid molecule capable of carrying another nucleic acid, i.e., a sequence of polynucleotides, to which it has been joined. A useful type of vector is an episome (that is, a nucleic acid capable of extrachromosomal replication). Useful vectors are those capable of autonomous replication and/or expression of nucleic acids to which they are joined. Vectors capable of directing the expression of genes to which they are operatively linked are referred to herein as "expression vectors". In general, expression vectors useful in recombinant DNA techniques are commonly in the form of "plasmids", which generally refers to circular loops of double-stranded DNA that, in their vector form, are not joined to the chromosome. The terms "plasmid" and "vector" are used interchangeably herein, as plasmid is the most commonly used form of vector. However, other forms of expression vectors which serve equivalent functions and which subsequently become known in the art hereby are also included. In some embodiments, a recombinant vector further comprises a promoter operably linked to the polynucleotide sequence. In some embodiments, the promoter is a developmentally regulated, organelle-specific, tissue-specific, inducible, constitutive, or cell-specific promoter. The recombinant vector typically comprises at least one sequence including (a) an expression control sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; (b) a selection marker operably coupled to the polynucleotide sequence; (c) a marker sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; (d) a purifying chemical moiety operably coupled to the polynucleotide sequence; (e) a secretion sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; and (f) a targeting sequence operably coupled to the polynucleotide sequence. In certain embodiments, the nucleotide sequence is stably incorporated into the genomic DNA of the host cell and expression of the nucleotide sequence is under the control of a regulated promoter region. Expression vectors described herein include a polynucleotide sequence described herein in a form suitable for expression of the polynucleotide sequence in a host cell. It will be appreciated by persons skilled in the art that the design of the expression vector may depend on such factors as the choice of host cell to be transformed, the desired level of polypeptide expression, etc. The expression vectors described herein can be introduced into host cells to produce polypeptides, including fusion polypeptides, encoded by the polynucleotide sequences as described herein.
[0060] A expressão de genes que codificam polipeptídeos em procariotas, por exemplo, E. coli, é mais comumente desempenhada com vetores que contêm promotores constitutivos ou induzíveis que direcionam a expressão tanto de polipeptídeos de fusão quanto outros. Os vetores de fusão adicionam uma quantidade de aminoácidos a um polipeptídeo codificado nos mesmos, normalmente a uma terminação amino- ou carboxi- do polipeptídeo recombinante. Tais vetores de fusão tipicamente servem um ou mais dos três propósitos seguintes: (1) para aumentar a expressão do polipeptídeo recombinante; (2) para aumentar a solubilidade do polipeptídeo recombinante; e (3) para auxiliar na purificação do polipeptídeo recombinante agindo como um ligante em purificação de afinidade. Comumente, em vetores de expressão de fusão, um sítio de clivagem proteolítica é introduzido na junção da porção química de fusão com o polipeptídeo recombinante. Isso possibilita a separação do polipeptídeo recombinante da porção química de fusão após a purificação do polipeptídeo de fusão. Em certas modalidades, uma sequência de polinucleotídeos da revelação é unida de forma operacional a um promotor derivado do bacteriófago T5.[0060] Expression of genes encoding polypeptides in prokaryotes, eg E. coli, is most commonly performed with vectors that contain constitutive or inducible promoters that direct the expression of both fusion and other polypeptides. Fusion vectors add an amount of amino acids to a polypeptide encoded therein, usually to an amino- or carboxy-terminus of the recombinant polypeptide. Such fusion vectors typically serve one or more of the following three purposes: (1) to increase expression of the recombinant polypeptide; (2) to increase the solubility of the recombinant polypeptide; and (3) to aid in the purification of the recombinant polypeptide by acting as a linker in affinity purification. Commonly, in fusion expression vectors, a proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the fusion chemical moiety with the recombinant polypeptide. This makes it possible to separate the recombinant polypeptide from the fusion chemical moiety after purification of the fusion polypeptide. In certain embodiments, a polynucleotide sequence of the disclosure is operably linked to a promoter derived from bacteriophage T5.
[0061] Em certas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de levedura e o vetor de expressão é um vetor de expressão de levedura. Os exemplos de vetores para expressão em levedura S. cerevisiae incluem pYepSec1 (Baldari et al., EMBO J., 6: páginas 229 a 234 (1987)), pMFa (Kurjan et al., Cell, 30: páginas 933 a 943 (1982)), pJRY88 (Schultz et al., Gene, 54: páginas 113 a 123 (1987)), pYES2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA) e picZ (Invitrogen Corp., San Diego, CA).[0061] In certain embodiments, the host cell is a yeast cell and the expression vector is a yeast expression vector. Examples of vectors for expression in S. cerevisiae yeast include pYepSec1 (Baldari et al., EMBO J., 6: pages 229 to 234 (1987)), pMFa (Kurjan et al., Cell, 30: pages 933 to 943 ( 1982)), pJRY88 (Schultz et al., Gene, 54: pages 113 to 123 (1987)), pYES2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA) and picZ (Invitrogen Corp., San Diego, CA).
[0062] Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de inseto e o vetor de expressão é um vetor de expressão de baculovírus. Os vetores de baculovírus disponíveis para a expressão de proteínas em células de inseto cultivadas (por exemplo, células Sf9) incluem, por exemplo, a série pAc (Smith et al., Mol. Cell Biol., 3 : páginas 2156 a 2165 (1983)) e a série pVL (Lucklow et al., Virology, 170: páginas 31 a 39 (1989)).[0062] In other embodiments, the host cell is an insect cell and the expression vector is a baculovirus expression vector. Available baculovirus vectors for the expression of proteins in cultured insect cells (e.g., Sf9 cells) include, for example, the pAc series (Smith et al., Mol. Cell Biol., 3: pages 2156 to 2165 (1983) )) and the pVL series (Lucklow et al., Virology, 170: pages 31 to 39 (1989)).
[0063] Em ainda outra modalidade, as sequências de polinucleotídeos descritas no presente documento podem ser expressas em células de mamíferos com o uso de um vetor de expressão de mamífero. Outros sistemas de expressão adequados tanto para células procariotas quanto eucarióticas são bem conhecidos na técnica; consulte, por exemplo, Sambrook et al., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", segunda edição, Cold Spring Harbor Laboratory, (1989).[0063] In yet another embodiment, the polynucleotide sequences described herein can be expressed in mammalian cells using a mammalian expression vector. Other expression systems suitable for both prokaryotic and eukaryotic cells are well known in the art; see, for example, Sambrook et al., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", second edition, Cold Spring Harbor Laboratory, (1989).
[0064] O termo "célula hospedeira do tipo selvagem correspondente", conforme referido no presente documento, significa uma célula que funciona como uma célula de controle. Por exemplo, se um polipeptídeo em uma célula hospedeira recombinante for positivamente regulado, então o mesmo polipeptídeo existiria em um nível inferior na célula de controle. De forma contrária, se um polipeptídeo em uma célula hospedeira recombinante for negativamente regulado, então o mesmo polipeptídeo existiria em um nível superior na célula de controle. Ademais, a "célula hospedeira recombinante ou projetada por engenharia"é um microrganismo usado para produzir um ou mais dentre os derivados de ácido graxo incluindo, por exemplo, acil-CoA, ácidos graxos, aldeídos graxos, álcoois de cadeia longa e curta, hidrocarbonetos, álcoois graxos, ésteres (por exemplo, ceras, ésteres de ácido graxo ou ésteres graxos), olefinas terminais, olefinas internas e cetonas. Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante compreende um ou mais polinucleotídeos, sendo que cada polinucleotídeo codifica um polipeptídeo que tem uma atividade enzimática biossintética de ácido graxo.[0064] The term "matching wild-type host cell", as referred to herein, means a cell that functions as a control cell. For example, if a polypeptide in a recombinant host cell is upregulated, then the same polypeptide would exist at a lower level in the control cell. Conversely, if a polypeptide in a recombinant host cell is downregulated, then the same polypeptide would exist at a higher level in the control cell. Furthermore, "recombinant or engineered host cell" is a microorganism used to produce one or more of a fatty acid derivative including, for example, acyl-CoA, fatty acids, fatty aldehydes, long and short chain alcohols, hydrocarbons , fatty alcohols, esters (eg waxes, fatty acid esters or fatty esters), terminal olefins, internal olefins and ketones. In some embodiments, the recombinant host cell comprises one or more polynucleotides, each polynucleotide encoding a polypeptide that has a fatty acid biosynthetic enzyme activity.
[0065] Conforme usado no presente documento "acil- CoA" se refere a um aciltioéster formado entre o carbono carbonila da cadeia alquila e o grupo sulfidrila da porção química 4'-fosfopantetionila da coenzima A (CoA), que tem a fórmula R-C(O)S-CoA, em que R é qualquer grupo alquila que tenha pelo menos 4 átomos de carbono.[0065] As used herein "acyl-CoA" refers to an acylthioester formed between the carbonyl carbon of the alkyl chain and the sulfhydryl group of the 4'-phosphopantethionyl chemical moiety of coenzyme A (CoA), which has the formula RC( O)S-CoA, where R is any alkyl group having at least 4 carbon atoms.
[0066] Conforme usado no presente documento, "acil- ACP" se refere a um aciltioéster formado entre o carbono carbonila da cadeia alquila e o grupo sulfidrila da porção química fosfopanteteinila de uma proteína carreadora de acila (ACP). A porção química fosfopanteteinila é anexada pós-tradução a um resíduo de serina conservada em uma ACP pela ação da holoproteína carreadora de acila sintase (ACPS), uma fosfopanteteinil transferase. Em algumas modalidades, uma acil-ACP é um intermediário na síntese de acil-ACPs completamente saturadas. Em outras modalidades, uma acil-ACP é um intermediário na síntese de acil-ACPs insaturadas. Em algumas modalidades, a cadeia de carbono terá aproximadamente 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 ou 26 carbonos. Cada uma dessas acil-ACPs são substratos para enzimas que as convertem em derivados de ácido graxo.[0066] As used herein, "acyl-ACP" refers to an acylthioester formed between the carbonyl carbon of the alkyl chain and the sulfhydryl group of the phosphopantetheinyl chemical portion of an acyl carrier protein (ACP). The phosphopantetheinyl chemical moiety is attached post-translationally to a conserved serine residue on an ACP by the action of the acyl-binding holoprotein synthase (ACPS), a phosphopantetheinyl transferase. In some embodiments, an acyl-ACP is an intermediate in the synthesis of fully saturated acyl-ACPs. In other embodiments, an acyl-ACP is an intermediate in the synthesis of unsaturated acyl-ACPs. In some embodiments, the carbon chain will be approximately 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 or 26 carbons. Each of these acyl-ACPs are substrates for enzymes that convert them to fatty acid derivatives.
[0067] Conforme usado no presente documento, o termo "derivado de ácido graxo" significa um "ácido graxo" ou um "derivado de ácido graxo" que pode ser chamado de um "ácido graxo ou derivado do mesmo". O termo "ácido graxo" significa um ácido carboxílico que tem a fórmula RCOOH. R representa um grupo alifático, preferencialmente um grupo alquila. R pode compreender entre aproximadamente 4 e aproximadamente 22 átomos de carbono. Os ácidos graxos podem ser saturados, monoinsaturados ou poli-insaturados. Um "derivado de ácido graxo"é um produto feito em parte a partir de trajetória biossintética do ácido graxo do organismo hospedeiro de produção. Os "derivados de ácido graxo" incluem produtos feitos em parte a partir de acil- ACP ou derivados de acil-ACP. Os derivados de ácido graxo exemplificativos incluem, por exemplo, acil-CoA, ácidos graxos, aldeídos graxos, álcoois de cadeia longa e curta, álcoois graxos, hidrocarbonetos, ésteres (por exemplo, ceras, ésteres de ácido graxo ou ésteres graxos), olefinas terminais, olefinas internas e cetonas.[0067] As used herein, the term "fatty acid derivative" means a "fatty acid" or a "fatty acid derivative" which may be called a "fatty acid or derivative thereof". The term "fatty acid" means a carboxylic acid having the formula RCOOH. R represents an aliphatic group, preferably an alkyl group. R may comprise from approximately 4 to approximately 22 carbon atoms. Fatty acids can be saturated, monounsaturated or polyunsaturated. A "fatty acid derivative" is a product made in part from the biosynthetic pathway of the producing host organism's fatty acid. "Fatty acid derivatives" include products made in part from acyl-ACP or acyl-ACP derivatives. Exemplary fatty acid derivatives include, for example, acyl-CoA, fatty acids, fatty aldehydes, long and short chain alcohols, fatty alcohols, hydrocarbons, esters (e.g. waxes, fatty acid esters or fatty esters), olefins terminals, internal olefins and ketones.
[0068] Uma "composição de derivado de ácido graxo", conforme referido no presente documento, é produzida por uma célula hospedeira recombinante e tipicamente compreende uma mistura de derivados de ácido graxo. Em alguns casos, a mistura inclui mais do que um tipo de produto (por exemplo, ácidos graxos e álcoois graxos, ácidos graxos e ésteres de ácido graxo ou alcanos e olefinas). Em outros casos, as composições derivadas de ácidos graxos podem compreender, por exemplo, uma mistura de álcoois graxos (ou outro derivado de ácido graxo) com várias características de comprimento, saturação e ramificação de cadeia. Em ainda outros casos, a composição de derivado de ácido graxo compreende uma mistura tanto de mais do que um tipo de produto quanto produtos com várias características de comprimento, saturação e ramificação de cadeia.[0068] A "fatty acid derivative composition", as referred to herein, is produced by a recombinant host cell and typically comprises a mixture of fatty acid derivatives. In some cases, the mixture includes more than one type of product (eg, fatty acids and fatty alcohols, fatty acids and fatty acid esters, or alkanes and olefins). In other cases, compositions derived from fatty acids may comprise, for example, a mixture of fatty alcohols (or other fatty acid derivative) with various characteristics of chain length, saturation and branching. In still other cases, the fatty acid derivative composition comprises a mixture of either more than one type of product or products having various characteristics of chain length, saturation, and branching.
[0069] Conforme usado no presente documento, o termo "trajetória biossintética do ácido graxo" significa uma trajetória biossintética que produz ácidos graxos e derivados dos mesmos. A trajetória biossintética do ácido graxo pode incluir enzimas ou polipeptídeos adicionais com atividades enzimáticas, além dessas discutidas no presente documento, para produzir derivados de ácido graxo que têm características desejáveis.[0069] As used herein, the term "fatty acid biosynthetic pathway" means a biosynthetic pathway that produces fatty acids and derivatives thereof. The fatty acid biosynthetic pathway may include additional enzymes or polypeptides with enzymatic activities, in addition to those discussed herein, to produce fatty acid derivatives that have desirable characteristics.
[0070] Conforme usado no presente documento, "aldeído graxo" significa um aldeído que tem a fórmula RCHO caracterizada por um grupo carbonila (C=O). Em algumas modalidades, o aldeído graxo é qualquer aldeído feito a partir de um álcool graxo. Em certas modalidades, o grupo R tem pelo menos 5, pelo menos 6, pelo menos 7, pelo menos 8, pelo menos 9, pelo menos 10, pelo menos 11, pelo menos 12, pelo menos 13, pelo menos 14, pelo menos 15, pelo menos 16, pelo menos 17, pelo menos 18, ou pelo menos 19, carbonos de comprimento. Alternativamente ou adicionalmente, o grupo R tem 20 ou menos, 19 ou menos, 18 ou menos, 17 ou menos, 16 ou menos, 15 ou menos, 14 ou menos, 13 ou menos, 12 ou menos, 11 ou menos, 10 ou menos, 9 ou menos, 8 ou menos, 7 ou menos, ou 6 ou menos carbonos de comprimento. Assim, o grupo R pode ter um grupo R ligado por dois dos pontos de extremidade acima. Por exemplo, o grupo R pode ter de 6 a 16 carbonos de comprimento, de 10 a 14 carbonos de comprimento ou de 12 a 18 carbonos de comprimento. Em algumas modalidades, o aldeído graxo é um aldeído graxo C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 ou C26. Em certas modalidades, o aldeído graxo é um aldeído graxo C6, C7, C8, C9, CI O, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17 ou C18.[0070] As used herein, "fatty aldehyde" means an aldehyde having the formula RCHO characterized by a carbonyl group (C=O). In some embodiments, the fatty aldehyde is any aldehyde made from a fatty alcohol. In certain embodiments, the group R has at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, or at least 19, carbons in length. Alternatively or additionally, the group R has 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, 12 or less, 11 or less, 10 or less less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less carbons in length. Thus, the R group may have an R group connected by two of the above endpoints. For example, the R group can be 6 to 16 carbons long, 10 to 14 carbons long, or 12 to 18 carbons long. In some embodiments, the fatty aldehyde is a C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 fatty aldehyde or C26. In certain embodiments, the fatty aldehyde is a C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, or C18 fatty aldehyde.
[0071] Conforme usado no presente documento, "álcool graxo" significa um álcool que tem a fórmula ROH. Em algumas modalidades, o grupo R tem pelo menos 5, pelo menos 6, pelo menos 7, pelo menos 8, pelo menos 9, pelo menos 10, pelo menos 11, pelo menos 12, pelo menos 13, pelo menos 14, pelo menos 15, pelo menos 16, pelo menos 17, pelo menos 18 ou pelo menos 19 carbonos de comprimento. Alternativamente ou adicionalmente, o grupo R tem 20 ou menos, 19 ou menos, 18 ou menos, 17 ou menos, 16 ou menos, 15 ou menos, 14 ou menos, 13 ou menos, 12 ou menos, 11 ou menos, 10 ou menos, 9 ou menos, 8 ou menos, 7 ou menos, ou 6 ou menos carbonos de comprimento. Assim, o grupo R pode ter um grupo R ligado por qualquer um dentre os dois pontos de extremidade acima. Por exemplo, o grupo R pode ter de 6 a 16 carbonos de comprimento, de 10 a 14 carbonos de comprimento ou de 12 a 18 carbonos de comprimento. Em algumas modalidades, o álcool graxo é um álcool graxo C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 ou um C26. Em certas modalidades, o álcool graxo é um álcool graxo C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17 ou C18.[0071] As used herein, "fatty alcohol" means an alcohol having the formula ROH. In some embodiments, the group R has at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, or at least 19 carbons in length. Alternatively or additionally, the group R has 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, 12 or less, 11 or less, 10 or less less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less carbons in length. Thus, the R group can have an R group connected by either of the above two endpoints. For example, the R group can be 6 to 16 carbons long, 10 to 14 carbons long, or 12 to 18 carbons long. In some embodiments, the fatty alcohol is a C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 fatty alcohol or a C26. In certain embodiments, the fatty alcohol is a C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, or C18 fatty alcohol.
[0072] O grupo R de um derivado de ácido graxo, por exemplo, um álcool graxo, pode ser de uma cadeia linear ou uma cadeia ramificada. As cadeias ramificadas podem ter mais do que um ponto de ramificação e podem incluir ramificações cíclicas. Em algumas modalidades, o ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado ou álcool graxo ramificado é um ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado ou álcool graxo ramificado C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 ou C26. Em modalidades particulares, o ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado ou álcool graxo ramificado é um ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado, ou álcool graxo ramificado C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17 ou C18 Em certas modalidades, o grupo hidroxila do ácido graxo ramificado, aldeído graxo ramificado ou álcool graxo ramificado está na posição primária (C1).[0072] The R group of a fatty acid derivative, for example a fatty alcohol, can be straight chain or branched chain. Branched chains can have more than one branch point and can include cyclic branches. In some embodiments, the branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is a branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16 , C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25 or C26. In particular embodiments, the branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is a branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, or C18 In certain embodiments, the hydroxyl group of the branched fatty acid, branched fatty aldehyde, or branched fatty alcohol is in the primary (C1) position.
[0073] Em certas modalidades, o derivado de ácido graxo ramificado é um isoderivado de ácido graxo, por exemplo um iso-aldeído graxo, um iso-álcool graxo, ou um anteisoderivado de ácido graxo, um anteiso-aldeído graxo ou um anteiso-álcool graxo. Em modalidades exemplificativas, o derivado de ácido graxo ramificado é selecionado dentre os álcoois graxos ramificados iso-C7:0, iso-C8:0, iso-C9:0, iso-C10:0, iso-C11:0, iso-C12:0, iso-C13 :0, iso-C14:0, iso-C15:0, iso-C16:0, iso-C17:0, iso-C18:0, iso-C19:0, anteiso-C7:0, anteiso-C8:0, anteiso-C9:0, anteiso-C10:0, anteiso-C11 :0,anteiso-C12:0, anteiso-C13:0, anteiso-C14:0, anteiso-C15:0, anteiso-C16:0, anteiso-C17:0, anteiso-C18:0 e um anteiso-C19:0.[0073] In certain embodiments, the branched fatty acid derivative is a fatty acid isoderivative, for example a fatty iso-aldehyde, a fatty iso-alcohol, or an anteisoderivative of fatty acid, a fatty anteisoaldehyde or an anteiso- fatty alcohol. In exemplary embodiments, the branched fatty acid derivative is selected from iso-C7:0, iso-C8:0, iso-C9:0, iso-C10:0, iso-C11:0, iso-C12 :0, iso-C13:0, iso-C14:0, iso-C15:0, iso-C16:0, iso-C17:0, iso-C18:0, iso-C19:0, anteiso-C7:0 , anteiso-C8:0, anteiso-C9:0, anteiso-C10:0, anteiso-C11:0, anteiso-C12:0, anteiso-C13:0, anteiso-C14:0, anteiso-C15:0, anteiso -C16:0, anteiso-C17:0, anteiso-C18:0 and an anteiso-C19:0.
[0074] O grupo R de um derivado de ácido graxo ramificado ou não ramificado pode ser saturado ou insaturado. Se insaturado, o grupo R pode ter um ou mais do que um ponto de insaturação. Em algumas modalidades, o derivado de ácido graxo insaturado é um derivado de ácido graxo monoinsaturado. Em certas modalidades, o derivado de ácido graxo insaturado é um derivado de ácido graxo insaturado C6:1, C7:1, C8:1, C9:1, C10:1, C11:1, C12:1, C13:1, C14:1, C15:1, C16:1, C17:1, C18:1, C19:1, C20:1, C21:1, C22:1, C23:1, C24:1, C25:1, ou um C26:1. Em certas modalidades, o derivado de ácido graxo insaturado é um derivado de ácido graxo insaturado C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 ou C18:1. Em outras modalidades, o derivado de ácido graxo insaturado é insaturado na posição ômega-7. Em certas modalidades, o derivado de ácido graxo insaturado compreende uma ligação cis dupla.[0074] The R group of a branched or unbranched fatty acid derivative can be saturated or unsaturated. If unsaturated, the R group may have one or more than one point of unsaturation. In some embodiments, the unsaturated fatty acid derivative is a monounsaturated fatty acid derivative. In certain embodiments, the unsaturated fatty acid derivative is a C6:1, C7:1, C8:1, C9:1, C10:1, C11:1, C12:1, C13:1, C14 unsaturated fatty acid derivative. :1, C15:1, C16:1, C17:1, C18:1, C19:1, C20:1, C21:1, C22:1, C23:1, C24:1, C25:1, or a C26 :1. In certain embodiments, the unsaturated fatty acid derivative is a C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 or C18:1 unsaturated fatty acid derivative. In other embodiments, the unsaturated fatty acid derivative is unsaturated at the omega-7 position. In certain embodiments, the unsaturated fatty acid derivative comprises a cis double bond.
[0075] Conforme usado no presente documento, o termo "clone" tipicamente se refere a uma célula ou grupo de células descendidas de e geneticamente essencialmente idênticas a um ancestral comum único, por exemplo, bactérias de uma colônia bacteriana clonada tenham surgido de uma única célula bacteriana.[0075] As used herein, the term "clone" typically refers to a cell or group of cells descended from and genetically essentially identical to a single common ancestor, e.g. bacteria from a cloned bacterial colony have arisen from a single bacterial cell.
[0076] Conforme usado no presente documento, o termo "cultura" tipicamente se refere a um meio líquido que compreende células viáveis. Em uma modalidade, uma cultura compreende células que se reproduzem em um meio de cultura predeterminado sob condições controladas, por exemplo, uma cultura de células hospedeiras recombinantes desenvolvidas em um meio líquido que compreende uma fonte de carbono e nitrogênio selecionada. "Desenvolvimento em cultura" ou "cultivação"se referem a desenvolver uma população de células hospedeiras recombinantes sob condições adequadas em um meio líquido ou sólido. Em modalidades particulares, desenvolvimento em cultura se refere à bioconversão fermentativa de um substrato em um produto final. Os meios de desenvolvimento em cultura são bem conhecidos e componentes individuais de tais meios de cultura estão disponíveis junto a fontes comerciais, por exemplo, sob as marcas comerciais Difco™ e BBL™. Em um exemplo não limitante, o meio nutriente aquoso é um "meio rico" que compreende fontes complexas de nitrogênio, sais e carbono, tais como o meio YP, que compreende 10 g/l de peptona e 10 g/l de extrato de levedura de tal meio. A célula hospedeira de uma cultura pode ser adicionalmente projetada por engenharia para assimilar o carbono de forma eficiente e usar materiais celulósicos como fontes de carbono de acordo com métodos descritos nas Patentes no US 5.000,000; 5.028.539; 5.424.202; 5.482.846; 5.602.030; WO 2010127318. Adicionalmente, em algumas modalidades, a célula hospedeira é projetada por engenharia para expressar uma invertase de forma que a sacarose possa ser usada como uma fonte de carbono.[0076] As used herein, the term "culture" typically refers to a liquid medium comprising viable cells. In one embodiment, a culture comprises cells that reproduce in a predetermined culture medium under controlled conditions, for example, a culture of recombinant host cells grown in a liquid medium comprising a selected carbon and nitrogen source. "Growing in culture" or "culturing" refers to growing a population of recombinant host cells under suitable conditions in a liquid or solid medium. In particular embodiments, growth in culture refers to the fermentative bioconversion of a substrate to an end product. Culture growth media are well known and individual components of such culture media are available from commercial sources, for example under the trademarks Difco™ and BBL™. In a non-limiting example, the aqueous nutrient medium is a "rich medium" comprising complex sources of nitrogen, salts and carbon, such as YP medium, which comprises 10 g/l peptone and 10 g/l yeast extract. in such a way. The host cell of a culture can be further engineered to assimilate carbon efficiently and use cellulosic materials as carbon sources in accordance with methods described in US Patents 5,000,000; 5,028,539; 5,424,202; 5,482,846; 5,602,030; WO 2010127318 . Additionally, in some embodiments, the host cell is engineered to express an invertase so that sucrose can be used as a carbon source.
[0077] Conforme usado no presente documento, o termo "sob condições eficazes para expressar uma sequência de polinucleotídeos geneticamente modificada" significa qualquer condição que permita a uma célula hospedeira produzir um derivado de ácido graxo desejado. As condições adequadas incluem, por exemplo, condições de fermentação.[0077] As used herein, the term "under conditions effective to express a genetically modified polynucleotide sequence" means any condition that allows a host cell to produce a desired fatty acid derivative. Suitable conditions include, for example, fermentation conditions.
[0078] Conforme usado no presente documento, um "nível de atividade alterado" ou "modificado" de uma proteína, por exemplo, uma enzima, em uma célula hospedeira recombinante, se refere a uma diferença em uma ou mais características na atividade determinada em relação à célula hospedeira mãe ou nativa. Tipicamente, as diferenças na atividade são determinadas entre uma célula hospedeira recombinante, que tem uma atividade modificada, e a correspondente célula hospedeira de tipo selvagem (por exemplo, uma comparação de uma cultura de uma célula hospedeira recombinante em relação à célula hospedeira de tipo selvagem correspondente). Atividades modificadas podem ser o resultado, por exemplo, de quantidades modificadas de proteína expressas por uma célula hospedeira recombinante (por exemplo, como o resultado de uma quantidade aumentada ou diminuída de cópias de sequências de DNA que codificam a proteína, quantidade aumentada ou diminuída de transcritos de mRNA que codificam a proteína e/ou quantidades aumentadas ou diminuídas de tradução de proteína da proteína a partir de mRNA); alterações na estrutura da proteína (por exemplo, alterações na estrutura primária, tais como alterações a uma sequência codificadora de proteína que resulta em alterações na especificidade de substrato, alterações em parâmetros cinéticos observados); e alterações na estabilidade de proteína (por exemplo, degradação de proteína aumentada ou diminuída). Em algumas modalidades, o polipeptídeo é um mutante ou um variante de qualquer um dentre os polipeptídeos descritos no presente documento. Em determinados casos, as sequências codificantes para os polipeptídeos descritos no presente documento são códons aperfeiçoados para a expressão em uma célula hospedeira particular. Por exemplo, para a expressão em E. coli, um ou mais códons podem ser aperfeiçoados conforme descrito, por exemplo, em Grosjean et al., Gene 18:páginas 199 a 209 (1982).[0078] As used herein, an "altered activity level" or "modified" of a protein, e.g. an enzyme, in a recombinant host cell refers to a difference in one or more characteristics in activity determined in relative to the mother or native host cell. Typically, differences in activity are determined between a recombinant host cell, which has a modified activity, and the corresponding wild-type host cell (e.g., a comparison of a culture of a recombinant host cell to a wild-type host cell). corresponding). Modified activities may be the result, for example, of modified amounts of protein expressed by a recombinant host cell (e.g., as the result of an increased or decreased amount of copies of DNA sequences encoding the protein, increased or decreased amount of mRNA transcripts encoding the protein and/or increased or decreased amounts of protein translation of the protein from mRNA); changes in protein structure (e.g., changes in primary structure, such as changes to a protein coding sequence that result in changes in substrate specificity, changes in observed kinetic parameters); and changes in protein stability (e.g., increased or decreased protein degradation). In some embodiments, the polypeptide is a mutant or a variant of any of the polypeptides described herein. In certain cases, the coding sequences for the polypeptides described herein are improved codons for expression in a particular host cell. For example, for expression in E. coli, one or more codons can be improved as described, for example, in Grosjean et al., Gene 18: pages 199 to 209 (1982).
[0079] O termo "sequências reguladoras", conforme usado no presente documento, tipicamente se refere a uma sequência de bases em DNA unidas de forma operacional a sequências de DNA que codificam uma proteína que, por fim, controla a expressão da proteína. Exemplos de sequências reguladoras incluem, mas não se limitam a, sequências promotoras de RNA, sequências de união de fator de transcrição, sequências de terminação de transcrição, moduladores de transcrição (tais como elementos acentuadores), sequências de nucleotídeo que afetam a estabilidade de RNA e sequências reguladoras de tradução (tais como sítios de união de ribossomos (por exemplo, sequências Shine-Dalgarno em procariotas ou sequências Kozak em eucariotas), códons de iniciação e códons de terminação).[0079] The term "regulatory sequences", as used herein, typically refers to a sequence of bases in DNA operatively linked to DNA sequences that encode a protein that ultimately controls the expression of the protein. Examples of regulatory sequences include, but are not limited to, RNA promoter sequences, transcription factor binding sequences, transcription termination sequences, transcriptional modulators (such as enhancer elements), nucleotide sequences that affect RNA stability and translational regulatory sequences (such as ribosome binding sites (e.g. Shine-Dalgarno sequences in prokaryotes or Kozak sequences in eukaryotes), initiation codons and termination codons).
[0080] Os termos "nível de expressão alterado" e "nível de expressão modificado"são usados de maneira intercambiável e significam que um polinucleotídeo, polipeptídeo ou hidrocarboneto está presente em uma concentração diferente em uma célula hospedeira projetada por engenharia em comparação com sua concentração em uma célula de tipo selvagem correspondente sob as mesmas condições.[0080] The terms "altered expression level" and "modified expression level" are used interchangeably and mean that a polynucleotide, polypeptide or hydrocarbon is present at a different concentration in an engineered host cell compared to its concentration in a corresponding wild-type cell under the same conditions.
[0081] Conforme usado no presente documento, o termo "titulação"se refere à quantidade de derivado de ácido graxo produzida por volume de unidade de cultura de célula hospedeira. Em qualquer aspecto das composições e métodos descritos no presente documento, um derivado de ácido graxo é produzido em uma titulação de cerca de 25 mg/l, aproximadamente 50 mg/l, aproximadamente 75 mg/l, ligada por dois valores quaisquer dentre os antecedentes. Em outras modalidades, um derivado de ácido graxo é produzido em uma titulação de mais do que 100g/l, mais do que 200g/l, mais do que 300g/l ou maior, tal como 500 g/l, 700 g/l, 1.000 g/l, 1.200 g/l, 1.500 g/l ou 2.000 g/l. A titulação preferencial de derivado de ácido graxo produzido por uma célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da revelação é a partir de 5 g/l a 200 g/l, de 10 g/l a 150 g/l, de 20 g/l a 120 g/l e de 30 g/l a 100 g/l. Em uma modalidade, a titulação de derivado de ácido graxo produzido por uma célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da revelação é de aproximadamente 1 g/l a cerca de 250 g/l e mais particularmente de 90 g/l a cerca de 120 g/l. A titulação pode se referir a um derivado particular de ácido graxo ou a uma combinação de derivados de ácido graxo produzidos por uma dada cultura de célula hospedeira recombinante.[0081] As used herein, the term "titer" refers to the amount of fatty acid derivative produced per unit volume of host cell culture. In any aspect of the compositions and methods described herein, a fatty acid derivative is produced in a titration of about 25 mg/l, approximately 50 mg/l, approximately 75 mg/l, linked by any two values from the antecedents. In other embodiments, a fatty acid derivative is produced at a titration of more than 100g/l, more than 200g/l, more than 300g/l or greater, such as 500g/l, 700g/l, 1,000 g/l, 1,200 g/l, 1,500 g/l or 2,000 g/l. The preferred titration of fatty acid derivative produced by a recombinant host cell according to the methods of the disclosure is from 5 g/l to 200 g/l, from 10 g/l to 150 g/l, from 20 g/l to 120 g/l and from 30 g/l to 100 g/l. In one embodiment, the titer of fatty acid derivative produced by a recombinant host cell according to the methods of the disclosure is from approximately 1 g/l to about 250 g/l and more particularly from 90 g/l to about 120 g/l . Titration may refer to a particular fatty acid derivative or to a combination of fatty acid derivatives produced by a given recombinant host cell culture.
[0082] Conforme usado no presente documento, o "rendimento de derivado de ácido graxo produzido por uma célula hospedeira" se refere à eficiência com a qual uma fonte de carbono de entrada é convertida em produto (isto é, álcool graxo ou aldeído graxo) em uma célula hospedeira. As células hospedeiras projetadas por engenharia para produzir derivados de ácido graxo de acordo com os métodos da revelação têm um rendimento de pelo menos 3%, pelo menos 4%, pelo menos 5%, pelo menos 6%, pelo menos 7%, pelo menos 8%, pelo menos 9%, pelo menos 10%, pelo menos 11%, pelo menos 12%, pelo menos 13%, pelo menos 14%, pelo menos 15%, pelo menos 16%, pelo menos 17%, pelo menos 18%, pelo menos 19%, pelo menos 20%, pelo menos 21%, pelo menos 22%, pelo menos 23%, pelo menos 24%, pelo menos 25%, pelo menos 26%, pelo menos 27%, pelo menos 28%, pelo menos 29%, ou pelo menos 30% ou uma faixa limitada por dois dentre os valores antecedentes. Em outras modalidades, derivados ou derivados de ácido graxo são produzidos em um rendimento de mais do que 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% ou mais. Alternativamente ou adicionalmente, o rendimento é de aproximadamente 30% ou menos, aproximadamente 27% ou menos, aproximadamente 25% ou menos, ou aproximadamente 22% ou menos. Assim, o rendimento pode ser limitado por quaisquer um dos pontos de extremidade acima. Por exemplo, o rendimento de derivados ou derivados de ácido graxo produzidos pela célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da revelação pode ser de 5% de 15%, 10% a 25%, de 10% a 22%, de 15% a 27%, de 18% a 22%, de 20% a 28% ou de 20% a 30%. Em uma modalidade particular, o rendimento de derivados ou derivados de ácido graxo produzidos pela célula hospedeira recombinante é aproximadamente de 10% a cerca de 40%. Em outra modalidade particular, o rendimento de derivados ou derivados de ácido graxo produzidos pela célula hospedeira recombinante é de aproximadamente 25%. O rendimento pode se referir a um derivado particular de ácido graxo ou a uma combinação de derivados de ácido graxo produzidos por uma dada cultura de célula hospedeira recombinante.[0082] As used herein, "yield of fatty acid derivative produced by a host cell" refers to the efficiency with which an input carbon source is converted to product (i.e. fatty alcohol or fatty aldehyde) in a host cell. Host cells engineered to produce fatty acid derivatives according to the methods of the disclosure have a yield of at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least 9%, at least 10%, at least 11%, at least 12%, at least 13%, at least 14%, at least 15%, at least 16%, at least 17%, at least 18%, at least 19%, at least 20%, at least 21%, at least 22%, at least 23%, at least 24%, at least 25%, at least 26%, at least 27%, at least 28%, at least 29%, or at least 30%, or a range limited by two of the preceding values. In other embodiments, fatty acid derivatives or derivatives are produced in a yield of greater than 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or more. Alternatively or additionally, the yield is approximately 30% or less, approximately 27% or less, approximately 25% or less, or approximately 22% or less. Thus, throughput can be limited by any of the above endpoints. For example, the yield of fatty acid derivatives or derivatives produced by the recombinant host cell according to the methods of the disclosure may be from 5% to 15%, 10% to 25%, from 10% to 22%, from 15% to 27%, from 18% to 22%, from 20% to 28% or from 20% to 30%. In a particular embodiment, the yield of fatty acid derivatives or derivatives produced by the recombinant host cell is approximately 10% to about 40%. In another particular embodiment, the yield of fatty acid derivatives or derivatives produced by the recombinant host cell is approximately 25%. Yield may refer to a particular fatty acid derivative or a combination of fatty acid derivatives produced by a given recombinant host cell culture.
[0083] Conforme usado no presente documento, o termo "produtividade" se refere à quantidade de derivados ou derivados de ácido graxo produzida por unidade de volume de cultura de célula hospedeira por unidade de tempo. Em qualquer aspecto das composições e métodos descritos no presente documento, a produtividade de derivados ou derivados de ácido graxo produzidos por uma célula hospedeira recombinante é de pelo menos 100 mg/l/hora, pelo menos 200 mg/l/hora, pelo menos 300 mg/l/hora, pelo menos 400 mg/l/hora, pelo menos 500 mg/l/hora, pelo menos 600mg/l/hora ou pelo menos 2.500 mg/l/hora. Por exemplo, a produtividade de derivados ou derivados de ácido graxo produzidos por uma célula hospedeira recombinante de acordo com os métodos da invenção pode ser a partir de 500 mg/l/hora a 2500 mg/l/hora ou a partir de 700 mg/l/hora a 2.000 mg/l/hora. Em uma modalidade particular, o rendimento é de aproximadamente 0,7 mg/l/h a cerca de 3 g/l/h. A produtividade pode se referir a um derivado particular de ácido graxo ou a uma combinação de derivados de ácido graxo produzidos por uma dada cultura de célula hospedeira recombinante.[0083] As used herein, the term "productivity" refers to the amount of fatty acid derivatives or derivatives produced per unit volume of host cell culture per unit time. In any aspect of the compositions and methods described herein, the productivity of fatty acid derivatives or derivatives produced by a recombinant host cell is at least 100 mg/l/hour, at least 200 mg/l/hour, at least 300 mg/l/hour, at least 400 mg/l/hour, at least 500 mg/l/hour, at least 600 mg/l/hour or at least 2,500 mg/l/hour. For example, the productivity of fatty acid derivatives or derivatives produced by a recombinant host cell according to the methods of the invention can be from 500 mg/l/hour to 2500 mg/l/hour or from 700 mg/hour. l/hour to 2000 mg/l/hour. In a particular embodiment, the yield is from about 0.7 mg/l/h to about 3 g/l/h. Productivity can refer to a particular fatty acid derivative or a combination of fatty acid derivatives produced by a given recombinant host cell culture.
[0084] Conforme usado no presente documento, os termos "espécies graxas totais" e "produto total de ácido graxo" podem ser usados de maneira intercambiável no presente documento como uma referência à quantidade de álcoois graxos, aldeídos graxos e ácidos graxos conforme avaliado por GC-FID conforme descrito no Pedido de Patente Internacional WO2008/119082. Os mesmos termos podem ser usados para significar ésteres graxos e ácidos graxos livres quando em referência a uma análise de éster graxo.[0084] As used herein, the terms "total fatty species" and "total fatty acid product" may be used interchangeably herein to refer to the amount of fatty alcohols, fatty aldehydes and fatty acids as evaluated by GC-FID as described in International Patent Application WO2008/119082. The same terms can be used to mean fatty esters and free fatty acids when referring to a fatty ester analysis.
[0085] Conforme usado no presente documento, o termo "taxa de utilização de glicose" significa a quantidade de glicose usada pela cultura por unidade de tempo, relatado como gramas/litro/hora (g/l/h). Conforme usado no presente documento, o termo "fonte de carbono" se refere a um substrato ou composto adequado para ser usado como uma fonte de carbono para crescimento celular procariótico ou eucariótico simples. As fontes de carbono podem ser em várias formas incluindo, mas não se limitam a polímeros, carboidratos, ácidos, álcoois, aldeídos, cetonas, aminoácidos, peptídeos e fases (por exemplo, CO e CO2). As fontes de carbono exemplificativas incluem, mas não se limitam a, monossacarídeos, tais como a glicose, a frutose, a manose, galactose, xilose e arabinose; oligossacarídeos, tais como frutoligossacarídeo e galactoligossacarídeo; polissacarídeos tais como amido, celulose, pectina e xilano; dissacarídeos, tais como sacarose, maltose, celobiose e turanose; material celulósico e variantes tais como hemiceluloses, metilcelulose e carboximetilcelulose; ácidos graxos saturados ou insaturados, sucinato, lactato e acetato; álcoois, tais como etanol, metanol e glicerol, ou misturas dos mesmos. A fonte de carbono pode ser também um produto de fotossíntese, tal como glicose. Em certas modalidades preferenciais, a fonte de carbono é a biomassa. Em outras modalidades preferenciais, a fonte de carbono é glicose. Em outras modalidades preferenciais a fonte de carbono é sacarose.[0085] As used herein, the term "glucose utilization rate" means the amount of glucose used by the culture per unit of time, reported as grams/liter/hour (g/l/hr). As used herein, the term "carbon source" refers to a substrate or compound suitable for use as a carbon source for prokaryotic or simple eukaryotic cell growth. Carbon sources can be in a variety of forms including, but not limited to, polymers, carbohydrates, acids, alcohols, aldehydes, ketones, amino acids, peptides, and phases (eg, CO and CO2). Exemplary carbon sources include, but are not limited to, monosaccharides such as glucose, fructose, mannose, galactose, xylose and arabinose; oligosaccharides, such as fructooligosaccharide and galactoligosaccharide; polysaccharides such as starch, cellulose, pectin and xylan; disaccharides such as sucrose, maltose, cellobiose and turanose; cellulosic material and variants such as hemicelluloses, methylcellulose and carboxymethylcellulose; saturated or unsaturated fatty acids, succinate, lactate and acetate; alcohols, such as ethanol, methanol and glycerol, or mixtures thereof. The carbon source may also be a product of photosynthesis, such as glucose. In certain preferred embodiments, the carbon source is biomass. In other preferred embodiments, the carbon source is glucose. In other preferred embodiments the carbon source is sucrose.
[0086] Conforme usado no presente documento, o termo "biomassa" se refere a qualquer material biológico a partir do qual uma fonte de carbono é derivada. Em algumas modalidades, uma biomassa é processada e se torna uma fonte de carbono, que é adequada para bioconversão. Em outras modalidades, a biomassa não necessita de processamento adicional para se tornar uma fonte de carbono. A fonte de carbono pode ser convertida e se tornar um biocombustível. Uma fonte de biomassa exemplificativa é matéria vegetal ou vegetação, tal como milho, cana de açúcar ou Panicum virgatum. Outra fonte de biomassa exemplificativa são os produtos residuais metabólicos , tais como matéria animal (por exemplo, estrume de vaca). Além disso, fontes exemplificativas de biomassa incluem algas e outras plantas marinhas. A biomassa também pode incluir produtos residuais de indústrias, de agricultura, de silvicultura e de domicílios incluindo, mas sem limitação a resíduos de fermentação, ensilagem, palha, lenha, despejos de esgoto, lixo, resíduos urbanos celulósicos e restos de comida. O termo "biomassa"também se refere a fontes de carbono tais como carboidratos (por exemplo, monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos).[0086] As used herein, the term "biomass" refers to any biological material from which a carbon source is derived. In some embodiments, a biomass is processed and becomes a source of carbon, which is suitable for bioconversion. In other embodiments, the biomass does not require further processing to become a carbon source. The carbon source can be converted and become a biofuel. An exemplary biomass source is plant matter or vegetation, such as corn, sugar cane or Panicum virgatum. Another exemplary source of biomass is metabolic waste products such as animal matter (e.g. cow manure). In addition, exemplary sources of biomass include algae and other marine plants. Biomass may also include industrial, agricultural, forestry and household waste products including, but not limited to, fermentation residues, silage, straw, firewood, sewage waste, garbage, cellulosic municipal waste and food scraps. The term "biomass" also refers to carbon sources such as carbohydrates (eg, monosaccharides, disaccharides or polysaccharides).
[0087] Conforme usado no presente documento, o termo "isolada(o)", com relação a produtos (tais como ácidos graxos e derivados dos mesmos), se refere a produtos que são separados de componentes celulares, de meios de cultura celular ou de precursores químicos ou sintéticos. Os ácidos graxos e derivados dos mesmos produzidos pelos métodos descritos no presente documento podem ser relativamente imiscíveis no caldo de fermentação, assim como no citoplasma. Portanto, os ácidos graxos e derivados dos mesmos podem ser coletados em uma fase orgânica tanto de forma intracelular quanto de forma extracelular.[0087] As used herein, the term "isolated", with respect to products (such as fatty acids and derivatives thereof), refers to products that are separated from cellular components, cell culture media, or of chemical or synthetic precursors. Fatty acids and derivatives thereof produced by the methods described herein may be relatively immiscible in the fermentation broth as well as in the cytoplasm. Therefore, fatty acids and their derivatives can be collected in an organic phase both intracellularly and extracellularly.
[0088] Conforme usado no presente documento, os termos "purificar", "purificado" e "purificação"significam a remoção ou o isolamento de uma molécula de seu ambiente, por exemplo, por isolamento ou separação. As moléculas "substancialmente purificadas"são pelo menos cerca de 60% livres (por exemplo, pelo menos cerca de 70% livres, pelo menos cerca de 75% livres, pelo menos cerca de 85% livres, pelo menos cerca de 90% livres, pelo menos cerca de 95% livres, pelo menos cerca de 97% livres, pelo menos cerca de 99% livres) de outros componentes com os quais são associadas. Conforme usado no presente documento, esses termos também se referem à remoção de contaminantes de uma amostra. Por exemplo, a remoção de contaminantes pode resultar em um aumento na porcentagem de derivados de ácido graxo em uma amostra. Por exemplo, quando um derivado de ácido graxo é produzido em uma célula hospedeira recombinante, o derivado de ácido graxo pode ser purificado pela remoção de proteínas de célula hospedeira. Após a purificação, a porcentagem do derivado de ácido graxo na amostra é aumentada. Os termos "purificar", "purificado" e "purificação" são termos relativos que não necessitam de pureza absoluta. Assim, por exemplo, quando um derivado de ácido graxo é produzido em células hospedeiras recombinantes, um derivado de ácido graxo purificado é um derivado de ácido graxo que é substancialmente separado de outros componentes celulares (por exemplo, ácidos nucleicos, polipeptídeos, lipídeos, carboidratos ou outros hidrocarbonetos).[0088] As used herein, the terms "purify", "purified" and "purification" mean the removal or isolation of a molecule from its environment, for example, by isolation or separation. "Substantially purified" molecules are at least about 60% free (e.g., at least about 70% free, at least about 75% free, at least about 85% free, at least about 90% free, at least about 95% free, at least about 97% free, at least about 99% free) from other components with which they are associated. As used herein, these terms also refer to removing contaminants from a sample. For example, removing contaminants can result in an increase in the percentage of fatty acid derivatives in a sample. For example, when a fatty acid derivative is produced in a recombinant host cell, the fatty acid derivative can be purified by removing host cell proteins. After purification, the percentage of fatty acid derivative in the sample is increased. The terms "purify", "purified" and "purification" are relative terms that do not require absolute purity. Thus, for example, when a fatty acid derivative is produced in recombinant host cells, a purified fatty acid derivative is a fatty acid derivative that is substantially separated from other cellular components (e.g., nucleic acids, polypeptides, lipids, carbohydrates). or other hydrocarbons).
[0089] A fim de gerar uma alta titulação, rendimento, e/ou produtividade de derivados de ácido graxo, várias modificações foram feitas à produção de células hospedeiras. A FadR é um fator regulador chave envolvido na degradação de ácido graxo e nas trajetórias biossintetizantes de ácido graxo (Cronan et al, Mol Microbiol, 29(4): páginas 937 a 943 (1998)). A FadD de enzima ACS de E. Coli e a proteína de transporte de ácido graxo FadL são componentes de um sistema de captação de ácido graxo. A FadL media o transporte de ácidos graxos para dentro da célula bacteriana e a FadD media a formação de ésteres de acil-CoA. Quando nenhuma outra fonte de carbono estiver disponível, ácidos graxos exógenos são tomados por bactérias e convertidos em ésteres de acil-CoA, que podem se ligar ao fator de transcrição FadR e deprimir a expressão de genes fad que codificam as proteínas responsáveis por transporte (FadL), ativação (FadD), e β- oxidação (FadA, FadB, FadE e FadH) de ácido graxo. Quando fontes de carbono alternativas estão disponíveis, as bactérias sintetizam os ácidos graxos como acil-ACPs, que são usados para síntese fosfolipídica, mas não são substratos para e-oxidação. Assim, acil-CoA e acil-ACP são ambas fontes independentes de ácidos graxos que podem resultar em diferentes produtos finais (Caviglia et al, J Biol. Chem., 279(12): páginas 1163 a 1169 (2004)).[0089] In order to generate a high titer, yield, and/or productivity of fatty acid derivatives, several modifications have been made to the production of host cells. FadR is a key regulatory factor involved in fatty acid degradation and fatty acid biosynthetic pathways (Cronan et al, Mol Microbiol, 29(4): pages 937 to 943 (1998)). The E. Coli ACS enzyme FadD and the fatty acid transport protein FadL are components of a fatty acid uptake system. FadL mediates the transport of fatty acids into the bacterial cell and FadD mediates the formation of acyl-CoA esters. When no other carbon source is available, exogenous fatty acids are taken up by bacteria and converted into acyl-CoA esters, which can bind to the transcription factor FadR and depress the expression of fad genes that encode the proteins responsible for transport (FadL ), activation (FadD), and β-oxidation (FadA, FadB, FadE and FadH) of fatty acid. When alternative carbon sources are available, bacteria synthesize fatty acids as acyl-ACPs, which are used for phospholipid synthesis but are not substrates for e-oxidation. Thus, acyl-CoA and acyl-ACP are both independent sources of fatty acids that can result in different end products (Caviglia et al, J Biol. Chem., 279(12): pages 1163 to 1169 (2004)).
[0090] Há especulações conflitantes na técnica quanto aos fatores que podem limitar a biossíntese de ácido graxo em células hospedeiras, tais como E. coli. Uma sugestão é que uma limitação dos precursores principais para a biossíntese de ácido graxo, por exemplo, acetil-CoA e malonil-CoA, pode resultar na síntese diminuída de derivados de ácido graxo. Uma abordagem para aumentar o fluxo através de biossíntese de ácido graxo é manipular várias enzimas na trajetória (consulte Figuras 1 e 2). O Exemplo 3 descreve estudos que mostram a construção de operões fab que codificam enzimas na trajetória biossintética para a conversão de malonil-CoA em acil-ACPs e para a integração dentro de um cromossomo de uma célula hospedeira de E. coli. Sem desejo de se prendar à teoria, isso pode aumentar o fluxo da biossíntese de ácido graxo. O provimento de acil-ACPs a partir de acetil-CoA através do complexo acetil-CoA carboxilase (acc) e da trajetória biossintética de ácido graxo (fab) é outra etapa que pode limitar a taxa de produção de derivado de ácido graxo (consulte Figura 3). O Exemplo 2 mostra que o efeito de superexpressão de uma versão aperfeiçoada de accABCD (±birA) de E. coli Corynebacterium glutamicum demonstrou que tais modificações genéticas podem levar à produção aumentada de acetil-coA e malonil-CoA em E. coli.[0090] There are conflicting speculations in the art as to factors that may limit fatty acid biosynthesis in host cells such as E. coli. One suggestion is that a limitation of the main precursors for fatty acid biosynthesis, eg acetyl-CoA and malonyl-CoA, may result in decreased synthesis of fatty acid derivatives. One approach to increasing the flux through fatty acid biosynthesis is to manipulate various enzymes along the way (see Figures 1 and 2). Example 3 describes studies showing the construction of fab operons encoding enzymes on the biosynthetic pathway for the conversion of malonyl-CoA to acyl-ACPs and for integration into a chromosome of an E. coli host cell. With no desire to be bound by theory, this can increase the flow of fatty acid biosynthesis. The delivery of acyl-ACPs from acetyl-CoA through the acetyl-CoA carboxylase (acc) complex and the fatty acid (fab) biosynthetic pathway is another step that can limit the rate of fatty acid derivative production (see Figure 3). Example 2 shows that the overexpression effect of an improved version of accABCD (±birA) from E. coli Corynebacterium glutamicum demonstrated that such genetic modifications can lead to increased production of acetyl-CoA and malonyl-CoA in E. coli.
[0091] Em outra abordagem, mostrou-se que as mutações nos genes rph e ilvG na célula hospedeira de E. coli resultaram em maior produção de ácidos graxos livres (FFA), o que se traduziu em uma maior produção de álcool graxo conforme mostrado no Exemplo 4. Em ainda outra abordagem, a mutagênese de transpóson e a triagem de alta vazão agregaram valor em prol da constatação de mutações benéficas que aumentam a titulação ou o rendimento. Conforme mostrado no Exemplo 5, uma inserção de transpóson no gene yijP pode melhorar o rendimento de álcool graxo em fermentações de frasco de agitação e de batelada alimentada.[0091] In another approach, mutations in the rph and ilvG genes in the E. coli host cell were shown to result in increased production of free fatty acids (FFA), which translated into increased production of fatty alcohol as shown in Example 4. In yet another approach, transposon mutagenesis and high-throughput screening added value towards finding beneficial mutations that increase titer or yield. As shown in Example 5, a transposon insertion into the yijP gene can improve the yield of fatty alcohol in shake flask and fed-batch fermentations.
[0092] A presente revelação fornece numerosos exemplos de polipeptídeos (isto é, enzimas) que têm atividades adequadas para o uso nas trajetórias biossintetizantes de ácido graxo descritas no presente documento. Tais polipeptídeos são coletivamente chamados, no presente documento, de "polipeptídeos biossintéticos de ácido graxo" ou "enzimas biossintetizantes de ácido graxo". Exemplos não limitantes de polipeptídeos de trajetória de ácido graxo adequados para o uso em células hospedeiras recombinantes da revelação são fornecidos no presente documento. Em algumas modalidades, a revelação inclui uma célula hospedeira recombinante incluindo uma sequência de polinucleotídeos que codifica um polipeptídeo biossintetizante de ácido graxo. A sequência de polinucleotídeos, que inclui um quadro de leitura aberto que codifica um polipeptídeo biossintetizante de ácido graxo e sequências reguladoras unidas de forma operacional, pode ser integrada em um cromossomo das células hospedeiras recombinantes, incorporada em um ou mais sistemas de expressão de plasmídeo residentes na célula hospedeira recombinante, ou em ambos. Em uma modalidade, uma sequência de polinucleotídeos biossintética de ácido graxo codifica um polipeptídeo que é endógeno à célula hospedeira mãe (isto é, a célula de controle) da célula hospedeira recombinante que está sendo projetada por engenharia. Alguns tais polipeptídeos endógenos são superexpressos na célula hospedeira recombinante. Em outra modalidade, a sequência de polinucleotídeos biossintética de ácido graxo codifica um polipeptídeo exógeno ou heterólogo. Em outras palavras, o polipeptídeo codificado pelo polinucleotídeo é exógeno à célula hospedeira mãe. Em ainda outra modalidade, a célula hospedeira geneticamente modificada superespressa um gene que codifica um polipeptídeo (proteína) que aumenta a taxa na qual a célula hospedeira produz o substrato de uma enzima biossintética de ácido graxo, isto é, um substrato aciltioéster graxo. Em certas modalidades, a enzima codificada pelo gene expresso é diretamente envolvida em biossíntese de ácido graxo. Tais células hospedeiras recombinantes podem ser adicionalmente projetadas por engenharia para incluir uma sequência de polinucleotídeos que codifica um ou mais polipeptídeos biossintéticos de ácido graxo (isto é, enzimas envolvidas na biossíntese de ácido graxo). Exemplos de tais polipeptídeos são polipeptídeos ou proteínas que têm a atividade de tioesterase, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza ácidos graxos; ou que têm a atividade de tioesterase e a atividade de ácido carboxílico redutase (CAR), sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza aldeídos graxos e álcoois graxos; ou que têm atividade de tioesterase, atividade de ácido carboxílico redutase e atividade de álcool desidrogenase sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza álcoois graxos; ou que têm atividade de acil-CoA redutase (AAR) sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza aldeídos graxos e álcoois graxos; ou que têm atividade de acil-CoA redutase (AAR) e atividade de álcool desidrogenase sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza álcoois graxos; ou que têm atividade de acil-CoA redutase formado de álcool graxo (FAR), sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza álcoois graxos; ou que têm atividade de tioesterase, atividade de ácido carboxílico redutase e atividade de aldeído decarbonilase, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza alcanos; ou que têm atividade de acil-CoA redutase e atividade de aldeído decarbonilase, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza alcanos; ou que tem atividade de éster sintase sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza ésteres graxos (por exemplo, um sistema de uma enzima; consulte Figura 5); ou que têm atividade de tioesterase, atividade de acil-CoA sintase e atividade de éster sintase sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza ésteres graxos (por exemplo, sistema de três enzimas; consulte Figura 5); ou que tem atividade OleA, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza cetonas alifáticas; ou que tem atividade OleABCD, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza olefinas internas; ou que tem atividade de tioesterase e atividade de decarboxilase, sendo que a célula hospedeira recombinante sintetiza olefinas terminais; ou combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, pelo menos um polipeptídeo codificado por um polinucleotídeo biossintetizante de ácido graxo é um polipeptídeo exógeno (ou heterólogo) (por exemplo, um polipeptídeo que se origina de um organismo outro que não o da célula hospedeira mãe, ou uma variante de um polipeptídeo nativo à célula microbial mãe) ou um polipeptídeo endógeno (isto é, um polipeptídeo nativo à célula hospedeira mãe) sendo que o polipeptídeo endógeno é superexpresso na célula hospedeira recombinante.[0092] The present disclosure provides numerous examples of polypeptides (i.e., enzymes) that have activities suitable for use in the fatty acid biosynthetic pathways described herein. Such polypeptides are collectively referred to herein as "fatty acid biosynthetic polypeptides" or "fatty acid biosynthetic enzymes". Non-limiting examples of fatty acid pathway polypeptides suitable for use in recombinant host cells of the disclosure are provided herein. In some embodiments, the disclosure includes a recombinant host cell including a polynucleotide sequence that encodes a fatty acid biosynthetic polypeptide. The polynucleotide sequence, which includes an open reading frame encoding a fatty acid biosynthetic polypeptide and operably linked regulatory sequences, can be integrated into a chromosome of the recombinant host cells, incorporated into one or more resident plasmid expression systems. in the recombinant host cell, or both. In one embodiment, a biosynthetic fatty acid polynucleotide sequence encodes a polypeptide that is endogenous to the parent host cell (i.e., the control cell) of the recombinant host cell being engineered. Some such endogenous polypeptides are overexpressed in the recombinant host cell. In another embodiment, the fatty acid biosynthetic polynucleotide sequence encodes an exogenous or heterologous polypeptide. In other words, the polypeptide encoded by the polynucleotide is exogenous to the host host cell. In yet another embodiment, the genetically modified host cell overexpresses a gene encoding a polypeptide (protein) that increases the rate at which the host cell produces the substrate of a biosynthetic fatty acid enzyme, i.e., a fatty acylthioester substrate. In certain embodiments, the enzyme encoded by the expressed gene is directly involved in fatty acid biosynthesis. Such recombinant host cells can be further engineered to include a polynucleotide sequence that encodes one or more fatty acid biosynthetic polypeptides (i.e., enzymes involved in fatty acid biosynthesis). Examples of such polypeptides are polypeptides or proteins that have thioesterase activity, whereby the recombinant host cell synthesizes fatty acids; or that have thioesterase activity and carboxylic acid reductase (CAR) activity, with the recombinant host cell synthesizing fatty aldehydes and fatty alcohols; or which have thioesterase activity, carboxylic acid reductase activity and alcohol dehydrogenase activity whereby the recombinant host cell synthesizes fatty alcohols; or that have acyl-CoA reductase (AAR) activity and the recombinant host cell synthesizes fatty aldehydes and fatty alcohols; or that have acyl-CoA reductase (AAR) activity and alcohol dehydrogenase activity with the recombinant host cell synthesizing fatty alcohols; or that have fatty alcohol acyl-CoA reductase (FAR) activity, with the recombinant host cell synthesizing fatty alcohols; or which have thioesterase activity, carboxylic acid reductase activity, and aldehyde decarbonylase activity, with the recombinant host cell synthesizing alkanes; or which have acyl-CoA reductase activity and aldehyde decarbonylase activity, with the recombinant host cell synthesizing alkanes; or which has ester synthase activity where the recombinant host cell synthesizes fatty esters (eg, an enzyme system; see Figure 5); or that have thioesterase activity, acyl-CoA synthase activity, and ester synthase activity with the recombinant host cell synthesizing fatty esters (eg, three enzyme system; see Figure 5); or which has OleA activity, wherein the recombinant host cell synthesizes aliphatic ketones; or which has OleABCD activity, wherein the recombinant host cell synthesizes internal olefins; or which has thioesterase activity and decarboxylase activity, wherein the recombinant host cell synthesizes terminal olefins; or combinations thereof. In some embodiments, at least one polypeptide encoded by a fatty acid biosynthetic polynucleotide is an exogenous (or heterologous) polypeptide (e.g., a polypeptide that originates from an organism other than the parent host cell, or a variant of a polypeptide native to the microbial mother cell) or an endogenous polypeptide (i.e., a polypeptide native to the mother host cell) wherein the endogenous polypeptide is overexpressed in the recombinant host cell.
[0093] A Tabela 1 abaixo fornece uma listagem de proteínas exemplificativas que podem ser expressas em células hospedeiras recombinantes para facilitar a produção de derivados particulares de ácido graxo. Tabela 1: Nomenclaturas de Genes [0093] Table 1 below provides a listing of exemplary proteins that can be expressed in recombinant host cells to facilitate the production of particular fatty acid derivatives. Table 1: Gene Nomenclatures
[0094] As células hospedeiras recombinantes podem incluir uma ou mais sequências de polinucleotídeos que compreendem um quadro de leitura aberto que codifica uma tioesterase, por exemplo, que têm um número de Comissão de Enzima EC 3.1.1.5 ou EC 3.1.2.- (por exemplo, EC 3.1.2.14), junto com sequências reguladoras unidas de forma operacional que facilitam a expressão da proteína nas células hospedeiras recombinantes. Nas células hospedeiras recombinantes, o quadro de leitura aberto que codifica as sequências e/ou as sequências reguladoras é modificado em relação ao gene de tipo selvagem correspondente que codifica a tioesterase. A atividade da tioesterase na célula hospedeira recombinante é modificada em relação à atividade da tioesterase expressa a partir do gene de tipo selvagem correspondente em uma célula hospedeira correspondente. Em algumas modalidades, uma composição de derivado de ácido graxo que inclui ácidos graxos é produzida por desenvolvimento em cultura de uma célula recombinante na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar a tioesterase. Em modalidades relacionadas, a célula hospedeira recombinante compreende um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo que tem atividade de tioesterase e um ou mais polinucleotídeos adicionais que codificam polipeptídeos que têm outras atividades de enzima biossintética de ácido graxo. Em algumas tais casos, o ácido graxo produzido pela ação da tioesterase é convertido por uma ou mais enzimas que têm uma atividade de enzima biossintética de ácido graxo diferente a outro derivado de ácido graxo, tal como, por exemplo, um éster graxo, aldeído graxo, álcool graxo ou um hidrocarboneto.[0094] Recombinant host cells may include one or more polynucleotide sequences that comprise an open reading frame encoding a thioesterase, e.g. that have an EC 3.1.1.5 or EC 3.1.2.- Enzyme Commission number ( for example, EC 3.1.2.14), together with operably linked regulatory sequences that facilitate expression of the protein in recombinant host cells. In recombinant host cells, the open reading frame encoding the regulatory sequences and/or sequences is modified with respect to the corresponding wild-type gene encoding thioesterase. The thioesterase activity in the recombinant host cell is modified relative to the thioesterase activity expressed from the corresponding wild-type gene in a corresponding host cell. In some embodiments, a fatty acid derivative composition that includes fatty acids is produced by growing a recombinant cell in culture in the presence of a carbon source under conditions effective to express the thioesterase. In related embodiments, the recombinant host cell comprises a polynucleotide that encodes a polypeptide that has thioesterase activity and one or more additional polynucleotides that encode polypeptides that have other fatty acid biosynthetic enzyme activities. In some such cases, the fatty acid produced by the action of thioesterase is converted by one or more enzymes that have a different fatty acid biosynthetic enzyme activity to another fatty acid derivative, such as, for example, a fatty ester, fatty aldehyde , fatty alcohol or a hydrocarbon.
[0095] O comprimento de cadeia de um ácido graxo, ou um derivado de ácido graxo feito a partir do mesmo, pode ser selecionado modificando-se a expressão de tioesterases particulares. A tioesterase irá influenciar o comprimento de cadeia de derivados dos ácidos graxos produzidos. O comprimento de cadeia de um substrato de derivado de ácido graxo pode ser selecionado modificando-se a expressão de tioesterases selecionadas (EC 3.1. 2.14 ou EC 3.1.1.5). Por isso, células hospedeiras podem ser projetada por engenharia para expressar, superexpressar, ter expressão atenuada ou não expressar uma ou mais tioesterases selecionadas para aumentar a produção de um substrato de derivado de ácido graxo preferencial. Por exemplo, ácidos graxos C10 podem ser produzidos expressando-se uma tioesterase que tem uma preferência por produzir ácidos graxos C10 e tioesterases atenuantes que têm uma preferência por produzir ácidos graxos outros que não os ácidos graxos C10 (por exemplo, uma tioesterase que prefere produzir ácidos graxos C14). Isso resultaria em uma população relativamente homogênea de ácidos graxos que têm um comprimento de cadeia de carbono de 10. Em outros casos, ácidos graxos C14 podem ser produzidos atenuando-se tioesterases endógenas que produzem ácidos graxos não C14 e expressando-se as tioesterases que usam C14-ACP. Em algumas situações, ácidos graxos C12 podem ser produzidos expressando-se tioesterases que usam C12-ACP e tioesterases atenuantes que produzem ácidos graxos não C12. Por exemplo, ácidos graxos C12 podem ser produzidos expressando-se uma tioesterase que tem uma preferência por produzir ácidos graxos C12 e tioesterases atenuantes que têm uma preferência por produzir ácidos graxos outros que não os ácidos graxos C12). Isso resultaria em uma população relativamente homogênea de ácidos graxos que têm um comprimento de cadeia de carbono de 12. Os derivados de ácido graxo são recuperados a partir de meio de cultura substancialmente com todos os derivados de ácido graxo produzidos de maneira extracelular. A composição de derivado de ácido graxo produzida por uma célula hospedeira recombinante pode ser analisada com o uso de métodos conhecidos na técnica, por exemplo, GC-FID, a fim de determinar a distribuição de derivados de ácido graxo particulares, bem como determinar comprimentos de cadeia e grau de saturação dos componentes da composição de derivado de ácido graxo. A sobreprodução de acetil-CoA, malonil-CoA e ácido graxo pode ser verificada com o uso de métodos conhecidos na técnica, por exemplo, pelo uso de precursores radioativos, HPLC, ou GC-MS subsequentes à lise celular. Exemplos adicionais não limitantes de tioesterases e polinucleotídeos que as codificam para uso na trajetória de ácido graxo são fornecidos no Pedido de Publicação PCT no WO2010/075483, incorporado expressamente a título de referência ao presente documento.[0095] The chain length of a fatty acid, or a fatty acid derivative made therefrom, can be selected by modifying the expression of particular thioesterases. Thioesterase will influence the chain length of fatty acid derivatives produced. The chain length of a fatty acid derivative substrate can be selected by modifying the expression of selected thioesterases (EC 3.1. 2.14 or EC 3.1.1.5). Therefore, host cells can be engineered to express, overexpress, have attenuated expression, or not express one or more selected thioesterases to enhance production of a preferred fatty acid derivative substrate. For example, C10 fatty acids can be produced by expressing a thioesterase that has a preference for producing C10 fatty acids, and attenuating thioesterases that have a preference for producing fatty acids other than C10 fatty acids (e.g., a thioesterase that prefers to produce C14 fatty acids). This would result in a relatively homogeneous population of fatty acids that have a carbon chain length of 10. In other cases, C14 fatty acids can be produced by attenuating endogenous thioesterases that produce non-C14 fatty acids and expressing the thioesterases that use C14-ACP. In some situations, C12 fatty acids can be produced by expressing thioesterases that use C12-ACP and attenuating thioesterases that produce non-C12 fatty acids. For example, C12 fatty acids can be produced by expressing a thioesterase that has a preference for producing C12 fatty acids and attenuating thioesterases that have a preference for producing fatty acids other than C12 fatty acids). This would result in a relatively homogeneous population of fatty acids that have a carbon chain length of 12. Fatty acid derivatives are recovered from the culture medium with substantially all of the fatty acid derivatives produced extracellularly. The fatty acid derivative composition produced by a recombinant host cell can be analyzed using methods known in the art, e.g. GC-FID, in order to determine the distribution of particular fatty acid derivatives as well as determine lengths of chain and degree of saturation of the components of the fatty acid derivative composition. Overproduction of acetyl-CoA, malonyl-CoA and fatty acid can be verified using methods known in the art, for example, by using radioactive precursors, HPLC, or GC-MS subsequent to cell lysis. Additional non-limiting examples of thioesterases and polynucleotides encoding them for use in the fatty acid pathway are provided in PCT Publication Application No WO2010/075483, expressly incorporated by reference herein.
[0096] Em uma modalidade, a célula hospedeira recombinante produz um aldeído graxo. Em algumas modalidades, um ácido graxo produzido pela célula hospedeira recombinante é convertido em um aldeído graxo. Em algumas modalidades, o aldeído graxo produzido pela célula hospedeira recombinante é então convertido em um álcool graxo ou um hidrocarboneto. Em algumas modalidades, polipeptídeos biossintetizantes de aldeído graxo nativos (endógenos), tais como aldeído redutases, estão presentes na célula hospedeira (por exemplo, E. coli) e são eficazes na conversão de aldeídos graxos em álcoois graxos. Em outras modalidades, um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo nativo (endógeno) é superexpresso. Em ainda outras modalidades, um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo exógeno é introduzido em uma célula hospedeira recombinante e expresso ou superexpresso. Uma célula hospedeira ou nativa recombinante pode compreender um polinucleotídeo que codifica uma enzima que tem atividade biossintetizante de aldeído graxo (por exemplo, um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo ou um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo ou enzima). Um aldeído graxo é produzido quando a enzima biossintetizante de aldeído graxo é expressa ou superexpressa na célula hospedeira. Uma célula hospedeira recombinante projetada por engenharia para produzir um aldeído graxo tipicamente converterá parte do aldeído graxo em um álcool graxo. Em algumas modalidades, um aldeído graxo é produzido expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo que tem atividade biossintetizante de aldeído graxo tal como atividade de ácido carboxílico redutase (CAR). CarB é um ácido carboxílico redutase exemplificativa. Ao praticar a revelação, um gene que codifica um polipeptídeo de ácido carboxílico redutase pode ser expresso ou superexpresso na célula hospedeira. Em algumas modalidades, o polipeptídeo CarB tem a sequência de aminoácidos de SEQ ID NO: 7. Em outras modalidades, o polipeptídeo CarB é uma variante ou mutante de SEQ ID NO: 7. Exemplos de ácido carboxílico redutase (CAR), os polipeptídeos e polinucleotídeos que as codificam incluem, mas não se limitam a FadD9 (EC 6.2.1.-, UniProtKB Q50631, GenBank NP_217106, SEQ ID NO: 34), CarA (GenBank ABK75684), CarB (GenBank YP889972; SEQ ID NO: 33) e polipeptídeos relacionados descritos na Publicação PCT no WO2010/042664 e na Patente no US 8.097.439, sendo que ambos documentos estão expressamente incorporados a título de referência no presente documento. Em algumas modalidades a célula hospedeira recombinante compreende adicionalmente um polinucleotídeo que codifica uma tioesterase. Em algumas modalidades, o aldeído graxo é produzido expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo, tal como um polipeptídeo que tem atividade de acil-ACP redutase (AAR). A expressão de acil-ACP redutase em uma célula hospedeira recombinante resulta na produção de aldeídos graxos e álcoois graxos (consulte Figura 4). As aldeído redutases nativas (endógenas) presentes em uma célula hospedeira recombinante (por exemplo, E. coli) podem converter aldeídos graxos em álcoois graxos. Os polipeptídeos de acil-ACP redutase exemplificativos são descritos nas Publicações PCT nos WO2009/140695 e WO/2009/140696, sendo que ambas estão expressamente incorporadas a título de referência ao presente documento. Uma composição que compreende aldeídos graxos (uma composição de aldeído graxo) é produzida desenvolvendo-se em cultura uma célula hospedeira na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar a enzima biossintetizante de aldeído graxo. Em algumas modalidades, a composição de aldeído graxo compreende aldeídos graxos e álcoois graxos. Tipicamente, a composição de aldeído graxo é recuperada a partir do ambiente extracelular da célula hospedeira recombinante, isto é, do meio de cultura celular. Produção de Álcoois Graxos[0096] In one embodiment, the recombinant host cell produces a fatty aldehyde. In some embodiments, a fatty acid produced by the recombinant host cell is converted to a fatty aldehyde. In some embodiments, the fatty aldehyde produced by the recombinant host cell is then converted to a fatty alcohol or a hydrocarbon. In some embodiments, native (endogenous) fatty aldehyde biosynthetic polypeptides, such as aldehyde reductases, are present in the host cell (eg, E. coli) and are effective in converting fatty aldehydes to fatty alcohols. In other embodiments, a native (endogenous) fatty aldehyde biosynthesizing polypeptide is overexpressed. In still other embodiments, an exogenous fatty aldehyde biosynthesizing polypeptide is introduced into a recombinant host cell and expressed or overexpressed. A recombinant host or native cell may comprise a polynucleotide that encodes an enzyme that has fatty aldehyde biosynthetic activity (e.g., a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide or a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide or enzyme). A fatty aldehyde is produced when the fatty aldehyde biosynthetic enzyme is expressed or overexpressed in the host cell. A recombinant host cell engineered to produce a fatty aldehyde will typically convert some of the fatty aldehyde to a fatty alcohol. In some embodiments, a fatty aldehyde is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide that encodes a polypeptide that has fatty aldehyde biosynthetic activity such as carboxylic acid reductase (CAR) activity. CarB is an exemplary carboxylic acid reductase. In practicing the disclosure, a gene encoding a carboxylic acid reductase polypeptide can be expressed or overexpressed in the host cell. In some embodiments, the CarB polypeptide has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7. In other embodiments, the CarB polypeptide is a variant or mutant of SEQ ID NO: 7. Examples of carboxylic acid reductase (CAR), the polypeptides and polynucleotides encoding them include, but are not limited to, FadD9 (EC 6.2.1.-, UniProtKB Q50631, GenBank NP_217106, SEQ ID NO: 34), CarA (GenBank ABK75684), CarB (GenBank YP889972; SEQ ID NO: 33) and related polypeptides described in PCT Publication No. WO2010/042664 and in US Patent No. 8,097,439, both of which are expressly incorporated by reference herein. In some embodiments the recombinant host cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase. In some embodiments, the fatty aldehyde is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide that encodes a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide that has acyl-ACP reductase (AAR) activity. Expression of acyl-ACP reductase in a recombinant host cell results in the production of fatty aldehydes and fatty alcohols (see Figure 4). Native (endogenous) aldehyde reductases present in a recombinant host cell (eg, E. coli) can convert fatty aldehydes to fatty alcohols. Exemplary acyl-ACP reductase polypeptides are described in PCT Publications Nos. WO2009/140695 and WO/2009/140696, both of which are expressly incorporated by reference herein. A composition comprising fatty aldehydes (a fatty aldehyde composition) is produced by growing a host cell in culture in the presence of a carbon source under conditions effective to express the fatty aldehyde biosynthesizing enzyme. In some embodiments, the fatty aldehyde composition comprises fatty aldehydes and fatty alcohols. Typically, the fatty aldehyde composition is recovered from the extracellular environment of the recombinant host cell, i.e., from the cell culture medium. Production of Fatty Alcohols
[0097] Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante inclui um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo (uma enzima) que tem atividade biossintetizante de álcool graxo (um polipeptídeo biossintetizante de álcool graxo ou uma enzima biossintetizante de álcool graxo) e um álcool graxo é produzido pela célula hospedeira recombinante. Uma composição que compreende álcoois graxos (uma composição de álcool graxo) pode ser produzida desenvolvendo-se em cultura a célula hospedeira recombinante na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar uma enzima biossintetizante de álcool graxo. Em algumas modalidades, a composição de álcool graxo compreende álcoois graxos, entretanto, uma composição de álcool graxo pode compreender outros derivados de ácido graxo. Tipicamente, a composição de álcool graxo é recuperada a partir do ambiente extracelular da célula hospedeira recombinante, isto é, do meio de cultura celular. Em uma abordagem, as células hospedeiras recombinantes foram projetadas por engenharia para produzir álcoois graxos expressando-se uma tioesterase, que catalisa a conversão de acil-ACPs em ácidos graxos livres (FFAs) e um ácido carboxílico redutase (CAR), que converte ácidos graxos livres em aldeídos graxos. Os aldeídos redutases nativas (endógenas) presentes na célula hospedeira (por exemplo, E. coli) podem converter aldeídos graxos em álcoois graxos. Em algumas modalidades, polipeptídeos biossintetizantes de aldeído graxo nativos (endógenos), tais como aldeído redutases, estão presentes na célula hospedeira e podem ser suficientes na conversão de aldeídos graxos em álcoois graxos. Entretanto, em outras modalidades, um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo nativo (endógeno) é superexpresso e, em ainda outras modalidades, um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo exógeno é introduzido em uma célula hospedeira recombinante e expresso ou superexpresso. Em algumas modalidades, o álcool graxo é produzido expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo que tem atividade biossintetizante de álcool graxo que converte um aldeído graxo em um álcool graxo. Por exemplo, um álcool desidrogenase (aldeído redutase, por exemplo, EC 1.1.1.1), pode ser usada ao praticar a revelação. Conforme usado no presente documento, um álcool desidrogenase se refere a um polipeptídeo com capacidade para catalisar a conversão de um aldeído graxo em um álcool (por exemplo, um álcool graxo). Uma pessoa de habilidade comum na técnica perceberá que certas desidrogenase de álcool têm a capacidade de catalisar outras reações também e que essas álcool desidrogenasse não específicas também são englobadas pela álcool desidrogenase. Exemplos de álcool desidrogenase, os polipeptídeos úteis de acordo com a revelação incluem, mas não se limitam a, AlrA de Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 3) ou homólogos de AlrA, tais como AlrAadpl (SEQ ID NO: 4) e álcool desidrogenases endógenas à E. coli, tais como YjgB, (AAC77226) (SEQ ID NO: 5), DkgA (NP_417485), DkgB (NP_414743), YdjL (AAC74846), YdjJ (NP_416288), AdhP (NP_415995), YhdH (NP_417719), YahK (NP_414859), YphC (AAC75598), YqhD (446856) e YbbO [AAC73595.1]. Exemplos adicionais são descritos nos Pedidos de Publicação de Patente Internacionais no WO 2007/136762, WO2008/119082 e WO 2010/062480, sendo que cada um está expressamente incorporado a título de referência no presente documento. Em certas modalidades, o polipeptídeo biossintetizante de álcool graxo tem atividade de aldeído redutase ou de álcool desidrogenase (EC 1.1.1.1).[0097] In some embodiments, the recombinant host cell includes a polynucleotide that encodes a polypeptide (an enzyme) that has fatty alcohol biosynthetic activity (a fatty alcohol biosynthetic polypeptide or a fatty alcohol biosynthetic enzyme) and a fatty alcohol is produced by the recombinant host cell. A composition comprising fatty alcohols (a fatty alcohol composition) can be produced by growing the recombinant host cell in culture in the presence of a carbon source under conditions effective to express a fatty alcohol biosynthesizing enzyme. In some embodiments, the fatty alcohol composition comprises fatty alcohols, however, a fatty alcohol composition may comprise other fatty acid derivatives. Typically, the fatty alcohol composition is recovered from the extracellular environment of the recombinant host cell, i.e., from the cell culture medium. In one approach, recombinant host cells were engineered to produce fatty alcohols by expressing a thioesterase, which catalyzes the conversion of acyl-ACPs to free fatty acids (FFAs) and a carboxylic acid reductase (CAR), which converts fatty acids into free fatty acids (FFAs). free fatty aldehydes. Native (endogenous) aldehyde reductases present in the host cell (eg, E. coli) can convert fatty aldehydes to fatty alcohols. In some embodiments, native (endogenous) fatty aldehyde biosynthetic polypeptides, such as aldehyde reductases, are present in the host cell and may be sufficient to convert fatty aldehydes to fatty alcohols. However, in other embodiments, a native (endogenous) fatty aldehyde biosynthetic polypeptide is overexpressed, and in still other embodiments, an exogenous fatty aldehyde biosynthetic polypeptide is introduced into a recombinant host cell and expressed or overexpressed. In some embodiments, the fatty alcohol is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide that encodes a polypeptide that has fatty alcohol biosynthesizing activity that converts a fatty aldehyde to a fatty alcohol. For example, an alcohol dehydrogenase (aldehyde reductase, eg EC 1.1.1.1), can be used when practicing disclosure. As used herein, an alcohol dehydrogenase refers to a polypeptide capable of catalyzing the conversion of a fatty aldehyde to an alcohol (eg, a fatty alcohol). One of ordinary skill in the art will appreciate that certain alcohol dehydrogenases have the ability to catalyze other reactions as well and that these non-specific alcohol dehydrogenases are also encompassed by alcohol dehydrogenase. Examples of alcohol dehydrogenase, useful polypeptides according to the disclosure include, but are not limited to, AlrA from Acinetobacter sp. M-1 (SEQ ID NO: 3) or AlrA homologs such as AlrAadpl (SEQ ID NO: 4) and E. coli endogenous alcohol dehydrogenases such as YjgB, (AAC77226) (SEQ ID NO: 5), DkGA (NP_417485), DkgB (NP_414743), YdjL (AAC74846), YdjJ (NP_416288), AdhP (NP_415995), YhdH (NP_417719), YahK (NP_414859), YphC (AAC75598), YqhD (446856) and YbbO [AAC7595. . Additional examples are described in International Patent Applications WO 2007/136762, WO2008/119082 and WO 2010/062480, each of which is expressly incorporated by reference herein. In certain embodiments, the fatty alcohol biosynthetic polypeptide has aldehyde reductase or alcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1) activity.
[0098] Em outra abordagem, células hospedeiras recombinantes foram projetadas por engenharia para produzir álcoois graxos expressando-se acil-CoA redutases ou acila graxa redutases (FARs) formadoras de álcool graxo, que convertem substratos de aciltioéster graxo (por exemplo, acil-CoA graxo ou acil-ACP graxo) em álcoois graxos. Em algumas modalidades, o álcool graxo é produzido expressando-se ou superexpressando-se um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo que tem atividade de acil-CoA redutase formadora de álcool graxo (FAR) em uma célula hospedeira recombinante. Exemplos de polipeptídeos FAR úteis de acordo com essa modalidade são descritos na Publicação PCT no WO2010/062480 que está expressamente incorporada a título de referência no presente documento O álcool graxo pode ser produzido através de uma trajetória dependente de acil-CoA que utiliza intermediários de acil- ACP graxo e de acil-CoA graxo e uma trajetória independente de acil-CoA que utiliza intermediários de acil-ACP graxo, mas não um intermediário de acil-CoA graxo. Em modalidades particulares, a enzima codificada pelo gene superexpresso é selecionada dentre uma ácido graxo sintase, uma acil-ACP tioesterase, uma acil-CoA graxo sintase e uma acetil-CoA carboxilase. Em algumas modalidades, a proteína codificada pelo gene superexpresso é endógena à célula hospedeira. Em outras modalidades, a proteína codificada pelo gene superexpresso é heteróloga à célula hospedeira. Os álcoois graxos também são feitos na natureza por enzimas com capacidade de reduzir várias moléculas de acil-ACP ou acil- CoA em álcoois primários correspondentes. Consulte também as Publicações de Patente no US 20100105963 e US 20110206630 e a Patente no US 8097439, expressamente incorporadas a título de referência ao presente documento. As estratégias para aumentar a produção de álcoois graxos por células hospedeiras recombinantes incluem o fluxo aumentado através de trajetória biossintética do ácido graxo por superexpressão de genes biossintéticos nativos de ácido graxo e/ou por expressão de genes biossintetizantes de ácido graxo exógenos de diferentes organismos no hospedeiro produtor, de forma que a biossíntese de álcool graxo seja aumentada.[0098] In another approach, recombinant host cells have been engineered to produce fatty alcohols by expressing fatty alcohol-forming acyl-CoA reductases or fatty acyl reductases (FARs), which convert fatty acylthioester substrates (e.g., acyl-CoA fatty acid or fatty acyl-ACP) into fatty alcohols. In some embodiments, the fatty alcohol is produced by expressing or overexpressing a polynucleotide that encodes a polypeptide that has fatty alcohol-forming acyl-CoA reductase (FAR) activity in a recombinant host cell. Examples of FAR polypeptides useful in this embodiment are described in PCT Publication No. WO2010/062480 which is expressly incorporated by reference herein. Fatty alcohol can be produced via an acyl-CoA dependent pathway using acyl intermediates - Fatty and fatty acyl-CoA ACP and an acyl-CoA independent path that uses fatty acyl-ACP intermediates, but not a fatty acyl-CoA intermediate. In particular embodiments, the enzyme encoded by the overexpressed gene is selected from a fatty acid synthase, an acyl-ACP thioesterase, a fatty acyl-CoA synthase, and an acetyl-CoA carboxylase. In some embodiments, the protein encoded by the overexpressed gene is endogenous to the host cell. In other embodiments, the protein encoded by the overexpressed gene is heterologous to the host cell. Fatty alcohols are also made in nature by enzymes capable of reducing various molecules of acyl-ACP or acyl-CoA into corresponding primary alcohols. See also Patent Publications US 20100105963 and US 20110206630 and Patent US 8097439, expressly incorporated herein by reference. Strategies to increase the production of fatty alcohols by recombinant host cells include increased flux through the fatty acid biosynthetic pathway by overexpression of native fatty acid biosynthetic genes and/or by expression of exogenous fatty acid biosynthetic genes from different organisms in the host. producer, so that fatty alcohol biosynthesis is increased.
[0099] Conforme usado no presente documento, o termo "éster graxo" pode ser usado como uma referência a um éster. Um éster graxo, conforme referido no presente documento, pode ser qualquer éster feito a partir de um ácido graxo, por exemplo, um éster de ácido graxo. Em algumas modalidades, um éster graxo contém um lado A e um lado B. Conforme usado no presente documento, um "lado A" de um éster se refere à cadeia de carbono anexada ao oxigênio carboxilado do éster. Conforme usado no presente documento, um "lado B" de um éster se refere à cadeia de carbono que compreende o carboxilado mãe do éster. Em modalidades em que o éster graxo é derivado da trajetória biossintética do ácido graxo, o lado A recebe contribuição de um álcool e o lado B recebe contribuição de um ácido graxo. Qualquer álcool pode ser usado para formar o lado A dos ésteres graxos. Por exemplo, o álcool pode ser derivado da trajetória biossintética do ácido graxo. Alternativamente, o álcool pode ser produzido através de trajetórias biossintéticas que não são de ácido graxo. Além disso, o álcool pode ser fornecido de forma exógena. Por exemplo, o álcool pode ser provido no caldo de fermentação em casos nos quais o éster graxo é produzido por um organismo. Alternativamente, um ácido carboxílico, tal como um ácido graxo ou um ácido acético, pode ser provido de forma exógena em casos nos quais o éster graxo é produzido por um organismo que pode também produzir álcool. A cadeia de carbonos que compreende o lado A ou lado B pode ser de qualquer comprimento. Em uma modalidade, o lado A do éster é de pelo menos cerca de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 ou 18 carbonos de comprimento. Quando o éster graxo é um éster metílico de ácido graxo, o lado A do éster é de 1 carbono de comprimento. Quando o éster graxo é um éster de ácido graxo etílico, o lado A do éster é de 2 carbonos de comprimento. O lado B do éster pode ser de pelo menos cerca de 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 ou 26 carbonos de comprimento. O lado A e/ou o lado B podem ser de cadeia linear ou ramificada. As cadeias ramificadas podem ter um ou mais pontos de ramificação. Adicionalmente, as cadeias ramificadas podem incluir ramificações cíclicas. Ademais, o lado A e/ou lado B podem ser saturados ou insaturados. Caso insaturado, o lado A e/ou o lado B podem ter um ou mais pontos de insaturação. Em uma modalidade, o éster graxo é produzido de maneira biossintética. Nessa modalidade, primeiro o ácido graxo é ativado. Exemplos não limitantes de ácidos graxos "ativados"são acil-CoA, acil ACP e acilfosfato. O Acil-CoA pode ser um produto direto da biossíntese ou degradação do ácido graxo. Adicionalmente, o acil-CoA pode ser sintetizado a partir de um ácido graxo livre, de um CoA e de uma adenosina nucleotídeo trifosfato (ATP). Um exemplo de uma enzima que produz acil-CoA é a acil-CoA sintase. Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante compreende um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo, por exemplo, uma enzima que tem atividade de éster sintase, (um polipeptídeo éster sintase ou uma éster sintase).[0099] As used herein, the term "fatty ester" may be used as a reference to an ester. A fatty ester, as referred to herein, can be any ester made from a fatty acid, for example, a fatty acid ester. In some embodiments, a fatty ester contains an A side and a B side. As used herein, an "A side" of an ester refers to the carbon chain attached to the carboxylated oxygen of the ester. As used herein, a "B-side" of an ester refers to the carbon chain comprising the parent carboxylate of the ester. In embodiments where the fatty ester is derived from the biosynthetic path of the fatty acid, the A side is contributed by an alcohol and the B side is contributed by a fatty acid. Any alcohol can be used to form the A side of fatty esters. For example, alcohol can be derived from the fatty acid biosynthetic pathway. Alternatively, alcohol can be produced via biosynthetic pathways that are not fatty acid. In addition, alcohol can be provided exogenously. For example, alcohol may be provided in the fermentation broth in cases where the fatty ester is produced by an organism. Alternatively, a carboxylic acid, such as a fatty acid or an acetic acid, may be provided exogenously in cases where the fatty ester is produced by an organism which may also produce alcohol. The carbon chain comprising the A-side or B-side can be of any length. In one embodiment, the A side of the ester is at least about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, or 18 carbons in length. When the fatty ester is a fatty acid methyl ester, the A side of the ester is 1 carbon long. When the fatty ester is an ethyl fatty acid ester, the A side of the ester is 2 carbons long. The B-side of the ester can be at least about 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, or 26 carbons in length. The A-side and/or the B-side may be straight-chain or branched. Branched chains can have one or more branch points. Additionally, branched chains may include cyclic branches. Furthermore, side A and/or side B can be saturated or unsaturated. If unsaturated, side A and/or side B may have one or more points of unsaturation. In one embodiment, the fatty ester is biosynthetically produced. In this embodiment, the fatty acid is first activated. Non-limiting examples of "activated" fatty acids are acyl-CoA, acyl ACP and acylphosphate. Acyl-CoA can be a direct product of fatty acid biosynthesis or degradation. Additionally, acyl-CoA can be synthesized from a free fatty acid, a CoA and an adenosine nucleotide triphosphate (ATP). An example of an enzyme that produces acyl-CoA is acyl-CoA synthase. In some embodiments, the recombinant host cell comprises a polynucleotide that encodes a polypeptide, for example, an enzyme that has ester synthase activity, (an ester synthase polypeptide or an ester synthase).
[00100] Um éster graxo é produzido por uma reação catalisada pelo polipeptídeo de éster sintase expresso ou superexpresso na célula hospedeira recombinante. Em algumas modalidades, uma composição que compreende ésteres graxos é produzida desenvolvendo-se em cultura a célula recombinante na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar um éster sintase. Em algumas modalidades, a composição de ésteres graxos é recuperada a partir da cultura celular. Os polipeptídeos de éster sintase incluem, por exemplo, um polipeptídeo de éster sintase classificado como EC 2.3.1.75, ou qualquer outro polipeptídeo que catalise a conversão de um aciltioéster em um éster graxo incluindo, sem limitação, uma tioesterase, uma éster sintase, uma acil-CoA:álcool transacilase, uma aciltransferase, ou uma acil-CoA graxo :álcool graxo aciltransferase. Por exemplo, o polinucleotídeo pode codificar cera/dgat, uma éster sintase/acil- CoA:diacilglicerol aciltransferase bifuncional a partir de Simmondsia chinensis, da cepa ADP de Acinetobacter sp., Alcanivorax borkumensis, Pseudomonas aeruginosa, Fundibacter jadensis, Arabidopsis thaliana ou Alkaligenes eutrophus. Em uma modalidade particular, o polipeptídeo de éster sintase é uma diacilglicerol O-aciltransferase de Acinetobacter sp. (cera-dgaT; UniProtKB Q8GGG1, GenBank AA017391) ou Simmondsia chinensis cera sintase (UniProtKB Q9XGY6, GenBank AAD38041. Em outra modalidade, o polipeptídeo de éster sintase é por exemplo ES9 (uma cera éster sintase de Marinobacter hidrocarbonoclasticus DSM 8798, UniProtKB A3RE51 (SEQ ID NO: 6); ES8 de Marinobacter hidrocarbonoclasticus DSM8789 (GenBank no de Acesso ABO21021; SEQ ID NO:7); GenBank ABO21021, codificado pelo gene ws2; ou ES376 (outra cera éster sintase derivada de Marinobacter hidrocarbonoclasticus DSM 8798, UniProtKB A3RE50, GenBank ABO21020, codificada pelo gene wsl. Em uma modalidade particular, o polinucleotídeo que codifica o polipeptídeo de éster sintase é superexpresso na célula hospedeira recombinante. Em algumas modalidades, um éster de ácido graxo é produzido por uma célula hospedeira recombinante projetada por engenharia para expressar três enzimas biossintetizantes de ácido graxo: uma enzima tioesterase, uma enzima acil-CoA sintetase (fadD) e uma enzima éster sintase (por exemplo, o sistema de três enzimas; consulte Figura 5). Em outras modalidades, um éster de ácido graxo é produzido por uma célula hospedeira recombinante projetada por engenharia para expressar uma enzima biossintética de ácido graxo, uma enzima éster sintase (por exemplo, o sistema de uma enzima; consulte a Figura 5). Exemplos não limitantes de polipeptídeos e polinucleotídeos de éster sintase que os codificam adequados para uso nessas modalidades incluem aqueles descritos nas Publicações PCT no WO2007/136762 e WO2008/119082 e WO/2011/038134 (sistema de três enzimas) e WO/2011/038132 (sistema de uma enzima), sendo que cada um está expressamente incorporado a título de referência no presente documento. A célula hospedeira recombinante pode produzir um éster graxo, tal como um éster metílico de ácido graxo, um éster de ácido graxo etílico ou um éster de cera no ambiente extracelular da células hospedeiras.[00100] A fatty ester is produced by a reaction catalyzed by ester synthase polypeptide expressed or overexpressed in the recombinant host cell. In some embodiments, a composition comprising fatty esters is produced by growing the recombinant cell in culture in the presence of a carbon source under conditions effective to express an ester synthase. In some embodiments, the fatty ester composition is recovered from the cell culture. Ester synthase polypeptides include, for example, an ester synthase polypeptide classified as EC 2.3.1.75, or any other polypeptide that catalyzes the conversion of an acylthioester to a fatty ester including, without limitation, a thioesterase, an ester synthase, a acyl-CoA:alcohol transacylase, an acyltransferase, or a fatty acyl-CoA:fatty alcohol acyltransferase. For example, the polynucleotide may encode cera/dgat, a bifunctional ester synthase/acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase from Simmondsia chinensis, the ADP strain of Acinetobacter sp., Alcanivorax borkumensis, Pseudomonas aeruginosa, Fundibacter jadensis, Arabidopsis thaliana or Alkaligenes eutrophus . In a particular embodiment, the ester synthase polypeptide is a diacylglycerol O-acyltransferase from Acinetobacter sp. (wax-dgaT; UniProtKB Q8GGG1, GenBank AA017391) or Simmondsia chinensis cera synthase (UniProtKB Q9XGY6, GenBank AAD38041. In another embodiment, the ester synthase polypeptide is for example ES9 (a wax ester synthase from Marinobacter hydrocarbonoclasticus DSM 8798, UniProtKB A3RE51 ( SEQ ID NO: 6); ES8 from Marinobacter hydrocarbonoclasticus DSM8789 (GenBank Accession No. ABO21021; SEQ ID NO:7); GenBank ABO21021, encoded by the ws2 gene; or ES376 (another ester synthase wax derived from Marinobacter hydrocarbonoclasticus DSM 8798, UniProtKB A3RE50 , GenBank ABO21020, encoded by the wsl gene. In a particular embodiment, the polynucleotide encoding the ester synthase polypeptide is overexpressed in the recombinant host cell. In some embodiments, a fatty acid ester is produced by a recombinant host cell engineered to express three fatty acid biosynthetic enzymes: a thioesterase enzyme, an acyl-CoA synthetase (fadD) enzyme, and an esterase enzyme. r synthase (eg, the three enzyme system; see Figure 5). In other embodiments, a fatty acid ester is produced by a recombinant host cell engineered to express a biosynthetic fatty acid enzyme, an ester synthase enzyme (eg, an enzyme system; see Figure 5). Non-limiting examples of ester synthase polypeptides and polynucleotides encoding them suitable for use in these embodiments include those described in PCT Publications No. WO2007/136762 and WO2008/119082 and WO/2011/038134 (three enzyme system) and WO/2011/038132 (one enzyme system), each of which is expressly incorporated by reference herein. The recombinant host cell can produce a fatty ester, such as a fatty acid methyl ester, an ethyl fatty acid ester, or a wax ester in the extracellular environment of the host cell.
[00101] Esse aspecto da revelação é baseado pelo menos em parte na constatação de que alterar o nível de expressão de um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo, por exemplo, um polipeptídeo de acil-ACP redutase (EC 6.4.1.2) e um polipeptídeo biossintetizante de hidrocarboneto, por exemplo, uma decarbonilase em uma célula hospedeira recombinante, facilita a produção acentuada de hidrocarbonetos pela célula hospedeira recombinante. Em uma modalidade, a célula hospedeira recombinante produz um hidrocarboneto, tal como um alcano ou um alceno (por exemplo, uma olefina terminal ou uma olefina interna) ou uma cetona. Em algumas modalidades, um aldeído graxo produzido por uma célula hospedeira recombinante é convertido por decarbonilação, o que remove um átomo de carbono para formar um hidrocarboneto. Em outras modalidades, um ácido graxo produzido por uma célula hospedeira recombinante é convertido por decarboxilação, o que remove um átomo de carbono para formar uma olefina terminal. Em algumas modalidades, um intermediário de acil- ACP é convertido por decarboxilação, o que remove um átomo de carbono para formar uma olefina interna ou uma cetona (consulte a Figura 6). Em algumas modalidades, a célula hospedeira recombinante compreende um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo (uma enzima) que tem atividade biossintetizante de hidrocarboneto (um polipeptídeo biossintetizante de hidrocarboneto ou uma enzima biossintetizante de hidrocarboneto) e o hidrocarboneto é produzido por expressão ou superexpressão da enzima biossintetizante de hidrocarboneto em uma célula hospedeira recombinante. Uma trajetória biossintética de alcano de cianobactérias que consiste em uma proteína carreadora de acila-acila redutase (AAR) e uma aldeído decarbonilase (ADC), que juntas convertem intermediários de metabolismo de ácido graxo em alcanos e alcenos, tem sido usada para projetar por engenharia as células hospedeiras recombinantes para a produção de hidrocarbonetos (Figura 6). A segunda de duas reações na trajetória através da qual os acil-ACPs saturados são convertidos em alcanos em cianobactérias compreende a cisão da ligação C1-C2 de um intermediário de aldeído graxo pela enzima aldeído decarbonilase (ADC), uma proteína similar à ferritina com um cofator metálico binuclear de composição desconhecida. Em algumas modalidades, o hidrocarboneto é produzido expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo que tem atividade biossintetizante de hidrocarboneto, tal como uma atividade de aldeído decarbonilase (ADC) (por exemplo, EC 4.1.99.5). Os polinucleotídeos exemplificativos que codificam uma aldeído decarbonilase úteis de acordo com essa modalidade incluem, mas não se limitam a, aqueles descritos em nas Publicações PCT nos WO2008/119082 e WO2009/140695 que estão incorporadas expressamente a título de referência no presente documento e aquelas sequências apresentadas na Tabela 2 abaixo. Em algumas modalidades a célula hospedeira recombinante compreende adicionalmente um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintetizante de aldeído graxo. Em algumas modalidades a célula hospedeira recombinante compreende adicionalmente um polinucleotídeo que codifica uma acil-ACP redutase. Consulte, por exemplo, a Tabela 2 abaixo. Tabela 2: Polinucleotídeos e Polipeptídeos Biossintetizantes de Hidrocarboneto Exemplificativos [00101] This aspect of the disclosure is based at least in part on the finding that altering the expression level of a fatty aldehyde biosynthetic polypeptide, for example, an acyl-ACP reductase polypeptide (EC 6.4.1.2) and a biosynthetic polypeptide of hydrocarbon, for example a decarbonylase in a recombinant host cell, facilitates enhanced production of hydrocarbons by the recombinant host cell. In one embodiment, the recombinant host cell produces a hydrocarbon, such as an alkane or alkene (e.g., a terminal olefin or an internal olefin) or a ketone. In some embodiments, a fatty aldehyde produced by a recombinant host cell is converted by decarbonylation, which removes a carbon atom to form a hydrocarbon. In other embodiments, a fatty acid produced by a recombinant host cell is converted by decarboxylation, which removes a carbon atom to form a terminal olefin. In some embodiments, an acyl-ACP intermediate is converted by decarboxylation, which removes a carbon atom to form an internal olefin or a ketone (see Figure 6). In some embodiments, the recombinant host cell comprises a polynucleotide that encodes a polypeptide (an enzyme) that has hydrocarbon biosynthetic activity (a hydrocarbon biosynthetic polypeptide or a hydrocarbon biosynthetic enzyme), and the hydrocarbon is produced by expression or overexpression of the biosynthetic enzyme. of hydrocarbon in a recombinant host cell. A cyanobacterial alkane biosynthetic pathway consisting of an acyl-acyl reductase (AAR) carrier protein and an aldehyde decarbonylase (ADC), which together convert fatty acid metabolism intermediates to alkanes and alkenes, has been used to engineer the recombinant host cells for the production of hydrocarbons (Figure 6). The second of two reactions in the pathway by which saturated acyl-ACPs are converted to alkanes in cyanobacteria comprises the cleavage of the C1-C2 bond of a fatty aldehyde intermediate by the enzyme aldehyde decarbonylase (ADC), a ferritin-like protein with a binuclear metallic cofactor of unknown composition. In some embodiments, the hydrocarbon is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide that encodes a polypeptide that has hydrocarbon biosynthetic activity, such as an aldehyde decarbonylase (ADC) activity (eg, EC 4.1.99.5 ). Exemplary polynucleotides encoding an aldehyde decarbonylase useful in this embodiment include, but are not limited to, those described in PCT Publications Nos. WO2008/119082 and WO2009/140695 which are expressly incorporated by reference herein and those sequences presented in Table 2 below. In some embodiments the recombinant host cell further comprises a polynucleotide encoding a fatty aldehyde biosynthesizing polypeptide. In some embodiments the recombinant host cell further comprises a polynucleotide encoding an acyl-ACP reductase. See, for example, Table 2 below. Table 2: Exemplary Hydrocarbon Biosynthetic Polynucleotides and Polypeptides
[00102] Em algumas modalidades, uma composição é produzida desenvolvendo-se em cultura a célula recombinante na presença de uma fonte de carbono sob condições eficazes para expressar polinucleotídeos de Acil-CoA redutase e de decarbonilase. Em algumas modalidades, a composição de hidrocarboneto compreende hidrocarbonetos saturados e insaturados. Entretanto, uma composição de hidrocarboneto pode compreender outros derivados de ácido graxo. Tipicamente, a composição de hidrocarboneto é recuperada a partir do ambiente extracelular da célula hospedeira recombinante, isto é, do meio de cultura celular. Conforme usado no presente documento, um alcano se refere a hidrocarbonetos ou compostos saturados que consistem somente em carbono (C) e hidrogênio (H), sendo que esses átomos são unidos juntos por ligações únicas {isto é, são compostos saturados). As olefinas e os alcenos se referem a hidrocarbonetos que contêm pelo menos uma ligação dupla carbono a carbono {isto é, são compostos insaturados). As olefinas terminais, α-olefinas, alcenos terminais e l- alcenos se referem aos mesmos compostos, com uma referência a α-olefinas ou alcenos com uma fórmula química CxH2x, o que os distingue de outras olefinas com uma fórmula molecular similar pela linearidade da cadeia de hidrocarboneto e a posição da ligação dupla na posição alfa ou primária. Em algumas modalidades, uma olefina terminal é produzida expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintetizante de hidrocarboneto, tal como um polipeptídeo que tem atividade decarboxilase conforme descrito, por exemplo, na Publicação PCT no WO2009/085278 que está expressamente incorporada a título de referência no presente documento, Em algumas modalidades a célula hospedeira recombinante compreende adicionalmente um polinucleotídeo que codifica uma tioesterase. Em outras modalidades, uma cetona é produzida expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintetizante de hidrocarboneto, tal como um polipeptídeo que tem atividade OleA conforme descrito, por exemplo, na Publicação PCT no WO2008/147781, que está expressamente incorporada a título de referência no presente documento Em modalidades relacionadas, uma olefina interna é produzida expressando-se ou superexpressando-se na célula hospedeira recombinante um polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo biossintetizante de hidrocarboneto, tal como um polipeptídeo que tem atividade OleCD ou OleBCD, junto com um polipeptídeo que tem atividade OleA conforme descrito, por exemplo, na Publicação PCT no WO2008/147781, expressamente incorporada a título de referência no presente documento.[00102] In some embodiments, a composition is produced by growing the recombinant cell in the presence of a carbon source under conditions effective to express Acyl-CoA reductase and decarbonylase polynucleotides. In some embodiments, the hydrocarbon composition comprises saturated and unsaturated hydrocarbons. However, a hydrocarbon composition may comprise other fatty acid derivatives. Typically, the hydrocarbon composition is recovered from the extracellular environment of the recombinant host cell, i.e., from the cell culture medium. As used herein, an alkane refers to hydrocarbons or saturated compounds consisting solely of carbon (C) and hydrogen (H), these atoms being held together by single bonds (ie, they are saturated compounds). Olefins and alkenes refer to hydrocarbons that contain at least one carbon-to-carbon double bond (i.e., are unsaturated compounds). Terminal olefins, α-olefins, terminal alkenes and l-alkenes refer to the same compounds, with a reference to α-olefins or alkenes with a chemical formula CxH2x, which distinguishes them from other olefins with a similar molecular formula by the linearity of the hydrocarbon chain and the position of the double bond in the alpha or primary position. In some embodiments, a terminal olefin is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide encoding a hydrocarbon biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide having decarboxylase activity as described, for example, in PCT Publication No. WO2009/ 085278 which is expressly incorporated by reference herein. In some embodiments the recombinant host cell further comprises a polynucleotide encoding a thioesterase. In other embodiments, a ketone is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide encoding a hydrocarbon biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide having OleA activity as described, for example, in PCT Publication No WO2008/147781 , which is expressly incorporated by reference herein. In related embodiments, an internal olefin is produced by expressing or overexpressing in the recombinant host cell a polynucleotide that encodes a hydrocarbon biosynthetic polypeptide, such as a polypeptide that has OleCD activity or OleBCD, together with a polypeptide having OleA activity as described, for example, in PCT Publication No. WO2008/147781, expressly incorporated by reference herein.
[00103] As estratégias para aumentar a produção de derivados de ácido graxo por células hospedeiras recombinantes incluem o fluxo aumentado através de trajetória biossintética do ácido graxo por superexpressão de genes biossintéticos nativos de ácido graxo e por expressão de genes biossintetizantes de ácido graxo exógenos de diferentes organismos no hospedeiro produtor. Conforme usado no presente documento, uma célula hospedeira recombinante ou projetada por engenharia célula hospedeira se refere a uma célula hospedeira da qual a composição genética foi alterada em relação à célula hospedeira de tipo selvagem correspondente, por exemplo, por introdução deliberada de novos elementos genéticos e/ou modificação deliberada de elementos genéticos naturalmente presentes na célula hospedeira. A descendência de tais células hospedeiras recombinantes também contém esses elementos genéticos novos e/ou modificados. Em qualquer um dos aspectos da revelação descrita no presente documento, a célula hospedeira pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em uma célula vegetal, célula de inseto, célula fúngica (por exemplo, de um fungo filamentoso, tal como Candida sp., ou uma levedura germinativa, tal como Saccharomyces sp.), uma célula de alga e uma célula bacteriana. Em uma modalidade preferencial, as células hospedeiras recombinantes são microrganismos recombinantes. Exemplos de células hospedeiras que são microrganismos incluem, mas não se limitam a células dos gêneros Escherichia, Bacillus, Lactobacillus, Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor, Kluyveromyces, Pichia, Mucor, Myceliophtora, Penicillium, Phanerochaete, Pleurotus, Trametes, Chrysosporium, Saccharomyces, Stenotrophamonas, Schizosaccharomyces, Yarrowia ou Streptomyces. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacteriana gram-positiva. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula bacteriana gram-negativa. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de E. coli. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Bacillus lentus, uma célula de Bacillus brevis, uma célula de Bacillus stearothermophilus, uma célula de Bacillus lichenoformis, uma célula de Bacillus alkalophilus, uma célula de Bacillus coagulans, uma célula de Bacillus circulans, uma célula de Bacillus pumilis, uma célula de Bacillus thuringiensis, uma célula de Bacillus clausii, uma célula de Bacillus megaterium, uma célula de Bacillus subtilis ou uma célula de Bacillus amyloliquefaciens. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Trichoderma koningii, uma célula de Trichoderma viride, uma célula de Trichoderma reesei, uma célula de Trichoderma longibrachiatum, uma célula de Aspergillus awamori, uma célula de Aspergillus fumigates, uma célula de Aspergillus foetidus, uma célula de Aspergillus nidulans, uma célula de Aspergillus niger, uma célula de Aspergillus oryzae, uma célula de Humicola insolens, uma célula de Humicola lamiginose, uma célula de Rhodococcus opacus, uma célula de Rhizomucor michei ou uma célula de Mucor michei. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Streptomyces lividans ou uma célula de Streptomyces murinus. Em ainda outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Actinomycetes. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Saccharomyces cerevisiae. Em outras modalidades, a célula hospedeira é uma célula de uma planta eucariótica, alga, cianobactéria, bactéria verde sulfurosa, bactéria verde não sulfurosa, bactéria púrpura sulfurosa, bactéria púrpura não sulfurosa, extremófilo, levedura, fungo, um organismo projetado por engenharia dos mesmos ou um organismo sintético. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é fotodependente ou fixadora de carbono. Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade autotrófica. Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade fotoautotrófica, tal como na presença de luz. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é heterotrófica ou mixotrófica na ausência de luz. Em certas modalidades, a célula hospedeira é uma célula de Arabidopsis thaliana, Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays, Botryococcuse braunii, Chlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, Synechococcus Sp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCC 7942, Synechocystis Sp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongates BP-1, Chlorobium tepidum, Chlorojlexus auranticus, Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas palusris, Clostridium ljungdahlii, Clostridiuthermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens ou Zymomonas mobilis.[00103] Strategies to increase production of fatty acid derivatives by recombinant host cells include increased flux through the fatty acid biosynthetic pathway by overexpression of native fatty acid biosynthetic genes and by expression of exogenous fatty acid biosynthetic genes from different organisms in the producing host. As used herein, a recombinant or engineered host cell host cell refers to a host cell whose genetic makeup has been altered relative to the corresponding wild-type host cell, for example, by deliberate introduction of new genetic elements and /or deliberate modification of genetic elements naturally present in the host cell. The progeny of such recombinant host cells also contain such new and/or modified genetic elements. In any of the aspects of the disclosure described herein, the host cell may be selected from the group consisting of a plant cell, insect cell, fungal cell (e.g., from a filamentous fungus such as Candida sp., or a germinal yeast, such as Saccharomyces sp.), an algal cell and a bacterial cell. In a preferred embodiment, the recombinant host cells are recombinant microorganisms. Examples of host cells that are microorganisms include, but are not limited to, cells of the genera Escherichia, Bacillus, Lactobacillus, Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Humicola, Rhizomucor, Kluyveromyces, Pichia, Mucor, Myceliophthora, Penicillium , Phanerochaete, Pleurotus, Trametes, Chrysosporium, Saccharomyces, Stenotrophamonas, Schizosaccharomyces, Yarrowia or Streptomyces. In some embodiments, the host cell is a gram-positive bacterial cell. In other embodiments, the host cell is a gram-negative bacterial cell. In some embodiments, the host cell is an E. coli cell. In other embodiments, the host cell is a Bacillus lentus cell, a Bacillus brevis cell, a Bacillus stearothermophilus cell, a Bacillus lichenoformis cell, a Bacillus alkalophilus cell, a Bacillus coagulans cell, a Bacillus circulans cell, a Bacillus pumilis cell, a Bacillus thuringiensis cell, a Bacillus clausii cell, a Bacillus megaterium cell, a Bacillus subtilis cell or a Bacillus amyloliquefaciens cell. In other embodiments, the host cell is a Trichoderma koningii cell, a Trichoderma viride cell, a Trichoderma reesei cell, a Trichoderma longibrachiatum cell, an Aspergillus awamori cell, an Aspergillus fumigates cell, an Aspergillus foetidus cell, an Aspergillus nidulans cell, an Aspergillus niger cell, an Aspergillus oryzae cell, a Humicola insolens cell, a Humicola lamiginose cell, a Rhodococcus opacus cell, a Rhizomucor michei cell, or a Mucor michei cell. In still other embodiments, the host cell is a Streptomyces lividans cell or a Streptomyces murinus cell. In still other embodiments, the host cell is an Actinomycetes cell. In some embodiments, the host cell is a Saccharomyces cerevisiae cell. In other embodiments, the host cell is a cell of a eukaryotic plant, algae, cyanobacterium, green sulfur bacteria, green non-sulfur bacteria, purple sulfur bacteria, purple non-sulfur bacteria, extremophiles, yeast, fungus, an organism engineered therefrom or a synthetic organism. In some embodiments, the host cell is photodependent or carbon-fixing. In some embodiments, the host cell has autotrophic activity. In some embodiments, the host cell has photoautotrophic activity, such as in the presence of light. In some embodiments, the host cell is heterotrophic or mixotrophic in the absence of light. In certain embodiments, the host cell is a cell of Arabidopsis thaliana, Panicum virgatum, Miscanthus giganteus, Zea mays, Botryococcuse braunii, Chlamydomonas reinhardtii, Dunaliela salina, Synechococcus Sp. PCC 7002, Synechococcus Sp. PCC 7942, Synechocystis Sp. PCC 6803, Thermosynechococcus elongates BP-1, Chlorobium tepidum, Chlorojlexus auranticus, Chromatiumm vinosum, Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas palusris, Clostridium ljungdahlii, Clostridiuthermocellum, Penicillium chrysogenum, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas fluorescens, or Zymomonas mobilis.
[00104] Uma ampla variedade de derivados de ácido graxo pode ser produzida por células hospedeiras recombinantes que compreendem melhorias de cepa conforme descrito no presente documento incluindo, mas sem limitação a ácidos graxos, acil-CoA, aldeídos graxos, álcoois de cadeia longa e curta, hidrocarbonetos (por exemplo, alcanos, alcenos ou olefinas, tais como olefinas terminais ou internas), álcoois graxos, ésteres (por exemplo, ésteres de cera, ésteres de ácido graxo (por exemplo, ésteres metílicos ou etílicos)) e cetonas. Em algumas modalidades da presente revelação, a maior titulação de derivados de ácido graxo em uma composição particular é uma titulação maior de um tipo particular de derivado de ácido graxo (por exemplo, álcoois graxos, ésteres de ácido graxo ou hidrocarbonetos) produzidos por uma cultura de célula hospedeira recombinante em relação à titulação dos mesmos derivados de ácido graxo produzidos por uma cultura de controle de uma célula hospedeira de tipo selvagem correspondente. Em tais casos, a composição derivada de ácidos graxos pode compreender, por exemplo, uma mistura dos álcoois graxos com uma variedade de comprimentos de cadeia e características de saturação ou ramificação. Em outras modalidades da presente revelação, a maior titulação de derivados de ácido graxo em uma composição particular é uma maior titulação de uma combinação de diferentes derivados de ácido graxo (por exemplo, aldeídos graxos e álcoois, ou ácidos graxos e ésteres) em relação à titulação do mesmo derivado de ácido graxo produzido por uma cultura de controle de uma de célula hospedeira tipo selvagem correspondente.[00104] A wide variety of fatty acid derivatives can be produced by recombinant host cells that comprise strain enhancements as described herein including, but not limited to, fatty acids, acyl-CoA, fatty aldehydes, long and short chain alcohols , hydrocarbons (e.g. alkanes, alkenes or olefins, such as terminal or internal olefins), fatty alcohols, esters (e.g. wax esters, fatty acid esters (e.g. methyl or ethyl esters)) and ketones. In some embodiments of the present disclosure, the higher titration of fatty acid derivatives in a particular composition is a higher titration of a particular type of fatty acid derivative (e.g., fatty alcohols, fatty acid esters or hydrocarbons) produced by a culture of recombinant host cell against the titration of the same fatty acid derivatives produced by a control culture of a corresponding wild-type host cell. In such cases, the composition derived from fatty acids may comprise, for example, a mixture of fatty alcohols with a variety of chain lengths and saturation or branching characteristics. In other embodiments of the present disclosure, the higher titration of fatty acid derivatives in a particular composition is a higher titration of a combination of different fatty acid derivatives (e.g., fatty aldehydes and alcohols, or fatty acids and esters) against the titration of the same fatty acid derivative produced by a control culture of a corresponding wild-type host cell.
[00105] Em algumas modalidades, uma sequência de polinucleotídeos (ou genes) é fornecida à célula hospedeira por meio de um vetor recombinante, o que compreende uma unidade promotora de forma operacional à sequência de polinucleotídeos. Em certas modalidades, o promotor é um promotor regulado durante o desenvolvimento, específico de organela, específico de tecido, induzível, constitutivo ou específico de célula. Em algumas modalidades, o vetor recombinante inclui pelo menos uma sequência o que inclui, mas sem limitação a (a) uma sequência de controle de expressão acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (b) um marcador de seleção acoplado de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (c) uma sequência marcadora acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (d) uma porção química purificadora acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; (e) uma sequência de secreção acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos; e (f) uma sequência de alvejamento acoplada de forma operacional à sequência de polinucleotídeos. Os vetores de expressão descritos no presente documento incluem uma sequência de polinucleotídeos descrita no presente documento em uma forma adequada para a expressão da sequência de polinucleotídeos em uma célula hospedeira. Será percebido por pessoas versadas na técnica que o projeto do vetor de expressão pode depender de tais fatores como a escolha da célula hospedeira a ser transformada, o nível de expressão de polipeptídeo desejado, etc. Os vetores de expressão descritos no presente documento podem ser introduzidos nas células hospedeiras para produzir polipeptídeos incluindo polipeptídeos de fusão, codificados pelas sequências de polinucleotídeos conforme descrito no presente documento. A expressão de genes que codificam polipeptídeos em procariotas, por exemplo, E. coli, é mais comumente desempenhada com vetores que contêm promotores constitutivos ou induzíveis que direcionam a expressão tanto de polipeptídeos de fusão quanto outros. Os vetores de fusão adicionam uma quantidade de aminoácidos a um polipeptídeo codificado nos mesmos, normalmente a uma terminação amino- ou carboxi- do polipeptídeo recombinante. Tais vetores de fusão tipicamente servem um ou mais dentre os três propósitos seguintes (1) aumentar a expressão do polipeptídeo recombinante; (2) aumentar a solubilidade do polipeptídeo recombinante; e (3) auxiliar na purificação do polipeptídeo recombinante agindo como um ligante em purificação de afinidade. Comumente, em vetores de expressão de fusão, um sítio de clivagem proteolítica é introduzido na junção da porção química de fusão com o polipeptídeo recombinante. Isso possibilita a separação do polipeptídeo recombinante da porção química de fusão após a purificação do polipeptídeo de fusão. Exemplos de tais enzimas e suas sequências de reconhecimento cognato incluem Fator Xa, trombina e enterocinase. Vetores de expressão de fusão exemplificativos incluem pGEX (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al., Gene, 67: páginas 31 a 40 (1988)), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) e pRITS (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, N. J.), que fundem glutationa S-transferase (GST), proteína de ligação de maltose E, ou proteína A, respectivamente, ao polipeptídeo recombinante alvo. Exemplos de vetores de expressão induzíveis e não de fusão de E. coli incluem pTrc (Amann et al, Gene (1988) 69: páginas 301 a 315) e pET 11d (Studier et al, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990) páginas 60 a 89). A expressão gênica direcionada do vetor pTrc depende da transcrição de RNA polimerase hospedeira de um promotor de fusão híbrido trp-lac. A expressão gênica direcionada do vetor pET 11d depende da transcrição de um promotor de fusão T7 gn10-lac mediada por uma RNA polimerase viral coexpressa (T7 gn1). Essa polimerase viral é provida pelas cepas hospedeiras BL21(DE3) ou HMS174(DE3) a partir de um prófago À residente que porta um gene T7 gn1 sob o controle transcricional do promotor lacUV 5. Sistemas de expressão adequados tanto para células procarióticas quanto para eucarióticas são bem conhecidos na técnica; consulte, por exemplo, Sambrook et al, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", segunda edição, Cold Spring Harbor Laboratory, (1989). Exemplos de vetores induzível, não de fusão de expressão de E. coli incluem pTrc (Amann et al, Gene, 69: páginas 301 a 315 (1988)) e PET 11d (Studier et al, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA, páginas 60 a 89 (1990)). Em certas modalidades, uma sequência de polinucleotídeos da revelação é unida de forma operacional a um promotor derivado do bacteriófago T5. Em uma modalidade, a célula hospedeira é uma célula de levedura. Nessa modalidade, o vetor de expressão é um vetor de expressão de levedura. Os vetores podem ser introduzidos em células procarióticas ou eucarióticas através de vários procedimentos reconhecidos na técnica para a introdução de ácido nucleico externo (por exemplo, DNA) em uma célula hospedeira. Os métodos adequados para transformar ou transfectar células hospedeiras podem ser encontrados, por exemplo, em Sambrook et al. (supra). Para a transformação estável de células bacterianas sabe-se que, dependendo do procedimento de vetor de expressão e transformação usado, somente uma pequena fração das células irá tomar e replicar o vetor de expressão. A fim de identificar e selecionar esses transformantes, um gene que codifica um marcador selecionável (por exemplo, resistência a um antibiótico) pode ser introduzido dentro das células hospedeiras junto com o gene pertinente. Marcadores selecionáveis incluem aqueles que conferem resistência a drogas como, mas não limitadas a, ampicilina, canamicina, cloranfenicol ou tetraciclina. Os ácidos nucleicos que codificam um marcador selecionável podem ser introduzidos em uma célula hospedeira no mesmo vetor o qual codifica um polipeptídeo descrito no presente documento, ou podem ser introduzidos em um vetor separado. As células transformadas de forma estável com o ácido nucleico introduzido podem ser identificadas pelo desenvolvimento na presença de uma droga de seleção apropriada.[00105] In some embodiments, a sequence of polynucleotides (or genes) is provided to the host cell by means of a recombinant vector, which comprises a promoter unit operably to the sequence of polynucleotides. In certain embodiments, the promoter is a developmentally regulated, organelle-specific, tissue-specific, inducible, constitutive, or cell-specific promoter. In some embodiments, the recombinant vector includes at least one sequence which includes, but is not limited to (a) an expression control sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; (b) a selection marker operably coupled to the polynucleotide sequence; (c) a marker sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; (d) a purifying chemical moiety operably coupled to the polynucleotide sequence; (e) a secretion sequence operably coupled to the polynucleotide sequence; and (f) a targeting sequence operably coupled to the polynucleotide sequence. Expression vectors described herein include a polynucleotide sequence described herein in a form suitable for expression of the polynucleotide sequence in a host cell. It will be appreciated by persons skilled in the art that the design of the expression vector may depend on such factors as the choice of host cell to be transformed, the desired level of polypeptide expression, etc. The expression vectors described herein can be introduced into host cells to produce polypeptides, including fusion polypeptides, encoded by the polynucleotide sequences as described herein. Expression of genes encoding polypeptides in prokaryotes, eg E. coli, is most commonly performed with vectors that contain constitutive or inducible promoters that direct the expression of both fusion and other polypeptides. Fusion vectors add an amount of amino acids to a polypeptide encoded therein, usually to an amino- or carboxy-terminus of the recombinant polypeptide. Such fusion vectors typically serve one or more of the following three purposes (1) to increase expression of the recombinant polypeptide; (2) increasing the solubility of the recombinant polypeptide; and (3) aiding in the purification of the recombinant polypeptide by acting as a linker in affinity purification. Commonly, in fusion expression vectors, a proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the fusion chemical moiety with the recombinant polypeptide. This makes it possible to separate the recombinant polypeptide from the fusion chemical moiety after purification of the fusion polypeptide. Examples of such enzymes and their cognate recognition sequences include Factor Xa, thrombin and enterokinase. Exemplary fusion expression vectors include pGEX (Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ; Smith et al., Gene, 67: pages 31 to 40 (1988)), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRITS ( Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ), which fuse glutathione S-transferase (GST), maltose binding protein E, or protein A, respectively, to the target recombinant polypeptide. Examples of inducible and non-fusion E. coli expression vectors include pTrc (Amann et al, Gene (1988) 69: pages 301 to 315) and pET 11d (Studier et al, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Calif. (1990) pages 60 to 89). Targeted gene expression of the pTrc vector depends on host RNA polymerase transcription from a hybrid trp-lac fusion promoter. Targeted gene expression of the pET 11d vector depends on the transcription of a T7 gn10-lac fusion promoter mediated by a co-expressed viral RNA polymerase (T7 gn1). This viral polymerase is provided by the host strains BL21(DE3) or HMS174(DE3) from a resident A prophage that carries a T7 gn1 gene under the transcriptional control of the
[00106] Conforme usado no presente documento, uma célula hospedeira recombinante ou projetada por engenharia é uma célula usada para produzir uma composição de derivado de ácido graxo conforme descrito adicionalmente no presente documento. Diz-se que uma célula hospedeira é uma célula hospedeira projetada por engenharia ou uma célula hospedeira recombinante se a expressão de um ou mais polinucleotídeos ou polipeptídeos na célula hospedeira for alterada ou modificada se comparada à expressão em uma célula hospedeira de tipo selvagem correspondente (por exemplo, célula de controle) sob as mesmas condições. Em qualquer um dos aspectos da revelação descrita no presente documento, a célula hospedeira pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em uma planta eucariótica, alga, cianobactéria, bactéria verde sulfurosa, bactéria verde não sulfurosa, bactéria púrpura sulfurosa, bactéria púrpura não sulfurosa, extremófilo, levedura, fungo, organismos dos mesmos projetados por engenharia ou um organismo sintético. Em algumas modalidades, a célula hospedeira é fotodependente ou fixa carbono. Em algumas modalidades, a célula hospedeira tem atividade autotrófica. Várias células hospedeiras podem ser usadas para produzir derivados de ácido graxo, conforme descrito no presente documento.[00106] As used herein, a recombinant or engineered host cell is a cell used to produce a fatty acid derivative composition as further described herein. A host cell is said to be an engineered host cell or a recombinant host cell if the expression of one or more polynucleotides or polypeptides in the host cell is altered or modified as compared to expression in a corresponding wild-type host cell (eg. example, control cell) under the same conditions. In any of the aspects of the disclosure described herein, the host cell may be selected from the group consisting of a eukaryotic plant, alga, cyanobacteria, green sulfur bacteria, green non-sulfur bacteria, purple sulfur bacteria, purple non-sulfur bacteria , extremophile, yeast, fungus, engineered organisms thereof, or a synthetic organism. In some embodiments, the host cell is photodependent or carbon fixed. In some embodiments, the host cell has autotrophic activity. Various host cells can be used to produce fatty acid derivatives as described herein.
[00107] Em algumas modalidades, o polipeptídeo é um mutante ou um variante de qualquer um dentre os polipeptídeos descritos no presente documento. Os termos mutante e variante conforme usado no presente documento se referem a um polipeptídeo que tem uma sequência de aminoácidos que difere daquela de um polipeptídeo de tipo selvagem em pelo menos um aminoácido. Por exemplo, o mutante pode compreender um ou mais dentre as seguintes substituições de aminoácidos conservativas: substituição de um aminoácido alifático, tal como alanina, valina, leucina e isoleucina, com outro aminoácido alifático; substituição de uma serina com uma treonina; substituição de uma treonina com uma serina; substituição de um resíduo ácido, tal como ácido aspártico e ácido glutâmico, com outro resíduo ácido; substituição de um resíduo portador de um grupo amida, tal como asparagina e glutamina, com outro resíduo portador de um grupo amida; troca de um resíduo básico, tal como lisina e arginina, com outro resíduo básico; e substituição de um resíduo aromático, tal como fenilalanina e tirosina, com outro resíduo aromático. Em algumas modalidades, o mutante polipeptídeo tem aproximadamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou mais substituições, adições, inserções ou deleções de aminoácido. Os fragmentos ou mutantes preferenciais de um polipeptídeo retêm parte ou toda a função biológica (por exemplo, atividade enzimática) do polipeptídeo tipo selvagem correspondente. Em algumas modalidades, o fragmento ou mutante retém pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, ou pelo menos 98% ou mais da função biológica do polipeptídeo tipo selvagem correspondente. Em outras modalidades, o fragmento ou mutante retém aproximadamente 100% da função biológica do polipeptídeo tipo selvagem correspondente. Podem ser encontradas orientações para a determinação de quais resíduos de aminoácido podem ser substituídos, inseridos ou deletados sem afetar a atividade biológica com o uso de programas de computador bem conhecidos na técnica, por exemplo, o software LASERGENETM (DNASTAR, Inc., Madison, WI). Em ainda outras modalidades, um fragmento ou mutante exibe uma função biológica aumentada em comparação com um de polipeptídeo tipo selvagem correspondente. Por exemplo, um fragmento ou mutante pode exibir uma melhora na atividade enzimática de pelo menos 10%, pelo menos 25%, pelo menos 50%, pelo menos 75%, ou pelo menos 90% em comparação com o polipeptídeo de tipo selvagem correspondente. Em outras modalidades, o fragmento ou mutante exibe pelo menos 100% (por exemplo, pelo menos 200%, ou pelo menos 500%) de melhora na atividade enzimática em comparação com o polipeptídeo de tipo selvagem correspondente. Compreende-se que os polipeptídeos descritos no presente documento podem ter substituições de aminoácido conservativas ou não essenciais adicionais, as quais não têm efeito substancial sobre a função do polipeptídeo. Se uma substituição particular vai ser tolerada ou não (isto é, se afetará ou não de forma adversa a função biológica, tal como a atividade de ácido carboxílico redutase) pode ser determinado conforme descrito em Bowie et al. (Science, 247: páginas 1306 a 1310 (1990)). Uma substituição conservativa de aminoácido é uma na qual o resíduo de aminoácido é substituído por um resíduo de aminoácido que tem uma cadeia lateral similar. As famílias de resíduos de aminoácido que têm cadeias laterais similares foram definidas na técnica. Essas famílias incluem aminoácidos com cadeias laterais básicas (por exemplo, lisina, arginina, histidina), cadeias laterais ácidas (por exemplo, ácido aspártico, ácido glutâmico), cadeias laterais polares não carregadas (por exemplo, glicina, asparagina, glutamina, serina, treonina, tirosina, cisteína), cadeias laterais não polares (por exemplo, alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, fenilalanina, metionina, triptofano), cadeias laterais beta-ramificadas (por exemplo, treonina, valina, isoleucina) e cadeias laterais aromáticas (por exemplo, tirosina, fenilalanina, triptofano, histidina).[00107] In some embodiments, the polypeptide is a mutant or a variant of any of the polypeptides described herein. The terms mutant and variant as used herein refer to a polypeptide that has an amino acid sequence that differs from that of a wild-type polypeptide by at least one amino acid. For example, the mutant may comprise one or more of the following conservative amino acid substitutions: substitution of an aliphatic amino acid, such as alanine, valine, leucine and isoleucine, with another aliphatic amino acid; replacement of a serine with a threonine; replacement of a threonine with a serine; replacing an acidic residue, such as aspartic acid and glutamic acid, with another acidic residue; replacing a residue bearing an amide group, such as asparagine and glutamine, with another residue bearing an amide group; exchanging a basic residue, such as lysine and arginine, with another basic residue; and replacing an aromatic residue, such as phenylalanine and tyrosine, with another aromatic residue. In some embodiments, the mutant polypeptide has approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or more amino acid substitutions, additions, insertions or deletions. Preferred fragments or mutants of a polypeptide retain part or all of the biological function (eg, enzymatic activity) of the corresponding wild-type polypeptide. In some embodiments, the fragment or mutant retains at least 75%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 98% or more of the biological function of the corresponding wild-type polypeptide. In other embodiments, the fragment or mutant retains approximately 100% of the biological function of the corresponding wild-type polypeptide. Guidelines for determining which amino acid residues can be substituted, inserted, or deleted without affecting biological activity can be found using computer programs well known in the art, for example, LASERGENETM software (DNASTAR, Inc., Madison, WI). In still other embodiments, a fragment or mutant exhibits increased biological function compared to a corresponding wild-type polypeptide. For example, a fragment or mutant can exhibit an improvement in enzyme activity of at least 10%, at least 25%, at least 50%, at least 75%, or at least 90% compared to the corresponding wild-type polypeptide. In other embodiments, the fragment or mutant exhibits at least 100% (e.g., at least 200%, or at least 500%) improvement in enzyme activity compared to the corresponding wild-type polypeptide. It is understood that the polypeptides described herein may have additional conservative or non-essential amino acid substitutions which have no substantial effect on the function of the polypeptide. Whether or not a particular substitution will be tolerated (ie, whether or not it will adversely affect biological function, such as carboxylic acid reductase activity) can be determined as described in Bowie et al. (Science, 247: pages 1306 to 1310 (1990)). A conservative amino acid substitution is one in which the amino acid residue is replaced by an amino acid residue that has a similar side chain. Families of amino acid residues that have similar side chains have been defined in the art. These families include amino acids with basic side chains (eg, lysine, arginine, histidine), acidic side chains (eg, aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar side chains (eg, glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine), non-polar side chains (e.g. alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (e.g. threonine, valine, isoleucine) and side chains aromatics (eg tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine).
[00108] Os variantes podem ser de ocorrência natural ou criados in vitro. Em particular, tais variantes podem ser criadas com o uso de procedimentos de engenharia genética, tais como mutagênese direcionada a sítio, mutagênese química aleatória, procedimentos de deleção por Exonuclease III ou procedimentos padrão de clonagem. Alternativamente, tais variantes, fragmentos, análogos, ou derivados podem ser criados com o uso de procedimentos de síntese ou modificação química. Os métodos para produzir variantes são bem conhecidos na técnica. Os mesmos incluem procedimentos nos quais as sequências de ácido nucleico obtidas a partir de isolados naturais são modificadas para gerar ácidos nucleicos que codificam polipeptídeos que têm características que acentuam seu valor em aplicações industriais ou laboratoriais. Em tais procedimentos, uma grande variedade de sequências variantes que têm uma ou mais diferenças de nucleotídeo com relação à sequência obtida do isolado natural são geradas e caracterizadas. Tipicamente, essas diferenças de nucleotídeo resultam em alterações de aminoácido com relação aos polipeptídeos codificados pelos ácidos nucleicos a partir de isolados naturais. Por exemplo, variantes podem ser preparadas com o uso de mutagênese aleatória e mutagênese direcionada a sítio. As mutagêneses aleatória e direcionada a sítio são descritas, por exemplo, em Arnold, Curr. Opin. Biotech., 4: páginas 450 a 455 (1993). A mutagênese aleatória pode ser atingida com o uso de PCR com tendência a erro (consulte, por exemplo, Leung et al., Technique, 1 : páginas 11 a 15 (1989); e Caldwell et al., PCR Methods Applic, 2: páginas 28 a 33 (1992)). Em PCR com tendência ao erro, o PCR é efetivado sob condições em que a fidelidade da cópia da DNA polimerase é baixa, de forma que uma alta taxa de mutações de ponto seja obtida por todo o comprimento do produto de PCR. Brevemente, em tais procedimentos, os ácidos nucleicos a ser mutagenizados (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeos que codifica uma enzima carboxílica redutase) são misturados com iniciadores de PCR, tampão de reação, MgCl2, MnCl2, Taq polimerase e uma concentração apropriada de dNTPs para atingir uma alta taxa de mutação de ponto por todo o decorrer do comprimento do produto PCR. Por exemplo, a reação pode ser efetivada com o uso de 20 fmoles de ácido nucleico a ser mutagenizados, 30 pmole de cada iniciador de PCR, um tampão de reação que compreende 50 mM por kg, Tris HCl 10 mM (pH 8,3), 1% de elatina, MgCl2 7 mM, MgCl2 0,5 mM, 5 unidades de Taq polimerase, dGTP 0,2 mM, dATP 0,2 mM, dCTP a 1 mM e dTTP 1 mM. O PCR pode ser efetivado por 30 ciclos de 94 °C por 1 min, 45 °C por 1 min e 72 °C por 1 min. Entretanto, será percebido que esses parâmetros podem ser variados conforme apropriado. Os ácidos nucleicos mutagenizados são então clonados em um vetor apropriado e as atividades dos polipeptídeos codificados pelos ácidos nucleicos mutagenizados são avaliadas. A mutagênese direcionada a sítio pode ser atingida com o uso de mutagênese direcionada a oligonucleotídeo para gerar mutações específicas a sítio em qualquer DNA clonado pertinente. A mutagênese de oligonucleotídeo é descrita, por exemplo, em Reidhaar-Olson et al., Science, 241 : páginas 53 a 57 (1988). Brevemente, em tais procedimentos, uma pluralidade de oligonucleotídeos de fita dupla que portam uma ou mais mutações a ser introduzidas no DNA clonado são sintetizados e inseridos no DNA clonado a ser mutagenizado (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeos que codifica um polipeptídeo CAR). Os clones que contêm o DNA mutagenizado são recuperados e as atividades dos polipeptídeos que os mesmos codificam são determinadas. Outro método para gerar variantes é PCR de montagem. O PCR de montagem envolve a montagem de um produto de PCR a partir de uma mistura de pequenos fragmentos de DNA. Uma grande variedade de diferentes reações de PCR ocorre em paralelo no mesmo frasco, sendo que os produtos de uma reação iniciam os produtos de outra reação. O PCR de montagem é descrito, por exemplo, na Patente no US 5.965.408. Ainda outro método de gerar variantes é a PCR de mutagênese sexual. No PCR de mutagênese sexual, a recombinação homóloga forçada ocorre entre moléculas de DNA de sequências de DNA diferentes, mas altamente relacionadas in vitro como um resultado de fragmentação aleatória da molécula de DNA com base na homologia de sequência. Isso é seguido pela fixação do crossover pela extensão de iniciador em uma reação PCR. A PCR de mutagênese sexual é descrita, por exemplo, em Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci., EUA, 91 : páginas 10747 a 10751 (1994). As variantes podem também ser criadas por mutagênese in vivo. Em algumas modalidades, as mutações aleatórias em uma sequência de ácidos nucleicos são geradas propagando-se a sequência em uma cepa bacteriana, tal como uma cepa de E. coli, que carrega as mutações em uma ou mais das trajetórias de reparo de DNA. Tais cepas "causadoras de mutação" têm uma taxa maior de mutação aleatória do que uma cepa de tipo selvagem. Propagar uma sequência de DNA (por exemplo, uma sequência de polinucleotídeos que codifica um polipeptídeo CAR) em uma dessas cepas eventualmente irá gerar mutações aleatórias dentro do DNA. Cepas causadoras de mutação adequadas para uso para mutagênese in vivosão descritas, por exemplo, Na Publicação de Pedido de Patente Internacional no WO1991/016427. Os variantes podem também ser gerados com o uso de mutagênese de cassette. Na mutagênese de cassette, uma pequena região de uma molécula de DNA de fita dupla é substituída com um "cassette" de oligonucleotídeo sintético que difere da sequência nativa. O oligonucleotídeo comumente contém uma sequência nativa alterada de maneira completa e/ou parcialmente aleatória. A mutagênese por conjunto recursivo pode também ser usada para gerar variantes. A mutagênese por conjunto recursivo é um algoritmo para projetar por engenharia uma proteína (isto é, mutagênese de proteína) desenvolvida para produzir populações diversas de mutantes fenotipicamente relacionados dos quais os membros diferem na sequência de aminoácidos. Esse método usa um mecanismo de retroalimentação para controlar vezes sucessivas de mutagênese de cassette combinatória. A mutagênese por conjunto recursivo é descrita, por exemplo, em Arkin et al, Proc. Natl. Acad. Sci., EUA, 89: páginas 7811 a 7815 (1992). Em algumas modalidades, os variantes são criados com o uso de mutagênese por conjuntos exponenciais. A mutagênese por conjuntos exponenciais é um processo para gerar bibliotecas combinatórias com uma alta porcentagem de mutantes únicos e funcionais, sendo que pequenos grupos de resíduos são alterados de forma aleatória em paralelo para identificar, em cada posição alterada, aminoácidos que levam a proteínas funcionais. A mutagênese por conjuntos exponenciais é descrita, por exemplo, em Delegrave et al., Biotech. Res, 11: páginas 1548 a 1552 (1993). Em algumas modalidades, os variantes são criados com o uso de procedimentos de embaralhamento, sendo que algumas porções de uma pluralidade de ácidos nucleicos que codificam polipeptídeos distintos são fundidas juntas para criar sequências quiméricas de ácido nucleico que codificam polipeptídeos quiméricos conforme descrito, por exemplo, nas Patentes no US 5.965.408 e 5.939.250. A mutagênese por inserção é a mutagênese de DNA pela inserção de uma ou mais bases. Mutações por inserção podem ocorrer naturalmente, mediadas por vírus ou transpóson, ou podem ser criadas artificialmente para propósitos de pesquisa em laboratório, por exemplo, por mutagênese de transpóson. Quando um DNA exógeno é integrado no DNA de um hospedeiro, a gravidade de qualquer mutação consequente depende inteiramente da localização no genoma do hospedeiro na qual o DNA é inserido. Por exemplo, efeitos significativos podem ser evidentes se um transpóson for inserido no meio de um gene essencial, em uma região promotora ou dentro de uma região repressora ou acentuadora. Uma mutagênese de transposón e uma triagem de alta vazão foram feitas para encontrar mutações benéficas que aumentem a titulação ou rendimento de derivados ou derivados de ácido graxo.[00108] Variants can be naturally occurring or created in vitro. In particular, such variants can be created using genetic engineering procedures, such as site-directed mutagenesis, chemical random mutagenesis, Exonuclease III deletion procedures, or standard cloning procedures. Alternatively, such variants, fragments, analogs, or derivatives can be created using synthetic or chemical modification procedures. Methods for producing variants are well known in the art. They include procedures in which nucleic acid sequences obtained from natural isolates are modified to generate nucleic acids encoding polypeptides that have characteristics that enhance their value in industrial or laboratory applications. In such procedures, a wide variety of variant sequences that have one or more nucleotide differences from the sequence obtained from the natural isolate are generated and characterized. Typically, these nucleotide differences result in amino acid changes with respect to polypeptides encoded by nucleic acids from natural isolates. For example, variants can be prepared using random mutagenesis and site-directed mutagenesis. Random and site-directed mutagenesis are described, for example, in Arnold, Curr. opinion Biotech., 4: pages 450 to 455 (1993). Random mutagenesis can be achieved using error-prone PCR (see, for example, Leung et al., Technique, 1:
[00109] Conforme usado no presente documento, o termo "fermentação"se refere de forma ampla à conversão de materiais orgânicos em substâncias-alvo por células hospedeiras, por exemplo, a conversão de uma fonte de carbono por células hospedeiras recombinantes em ácidos graxos ou derivados dos mesmos propagando-se uma cultura das células hospedeiras recombinantes em um meio que compreende a fonte de carbono. Conforme usado no presente documento, o termo "condições possibilitadoras da produção"significa quaisquer condições que permitam a uma célula hospedeira produzir um produto desejado, tal como um ácido graxo ou um derivado de ácido graxo. De maneira similar, o termo "condições nas quais a sequência de polinucleotídeos de um vetor é expressa" significa quaisquer condições que permitam a uma célula hospedeira sintetizar um polipeptídeo. As condições adequadas incluem, por exemplo, condições de fermentação. As condições de fermentação podem compreender muitos parâmetros incluindo, mas sem limitação a faixas de temperatura, níveis de aeração, taxas de alimentação e composição do meio. Cada uma dessas condições, individualmente e em combinação, permitem o desenvolvimento da célula hospedeira. A fermentação pode ser aeróbica, anaeróbica ou variações dos mesmos (tal como microaeróbica). Um meio de cultura exemplificativo inclui caldos ou géis. Geralmente, o meio inclui uma fonte de carbono que pode ser metabolizada por uma célula hospedeira diretamente. Adicionalmente, as enzimas podem ser usadas no meio para facilitar a mobilização (por exemplo, a despolimerização de amido ou de celulose em açúcares fermentáveis) e a metabolização subsequente da fonte de carbono. Para a produção em pequena escala, as células hospedeiras projetadas por engenharia podem ser desenvolvidas em bateladas de, por exemplo, aproximadamente 100 ml, 500 ml, 1 l, 2 l, 5 l, ou 10 l; fermentadas; e induzidas para expressar uma sequência de polinucleotídeos desejada, tal como uma sequência de polinucleotídeos que codifica um polipeptídeo CAR. Pra produção em larga escala, as células hospedeiras projetadas por engenharia podem ser desenvolvidas em bateladas de cerca de 10 l, 100 l, 1.000 l, 10.000 l, 100.000 l e 1.000.000 l ou mais; fermentadas; e induzidas para expressar uma sequência de polinucleotídeos desejada. Alternativamente, a fermentação por batelada alimentada em larga escala pode ser desempenhada. As composições derivadas de ácidos graxos descritas no presente documento são encontradas no ambiente extracelular da cultura de célula hospedeira recombinante e podem ser prontamente isoladas do meio de cultura. Um derivado de ácido graxo pode ser secretado pela célula hospedeira recombinante, transportado para dentro do ambiente extracelular ou transferido passivamente para dentro do ambiente extracelular da cultura de célula hospedeira recombinante. O derivado de ácido graxo é isolado de uma cultura de célula hospedeira recombinante com o uso de métodos rotineiros conhecidos na técnica.[00109] As used herein, the term "fermentation" broadly refers to the conversion of organic materials into target substances by host cells, for example, the conversion of a carbon source by recombinant host cells into fatty acids or derivatives thereof by propagating a culture of the recombinant host cells in a medium comprising the carbon source. As used herein, the term "production enabling conditions" means any conditions that allow a host cell to produce a desired product, such as a fatty acid or fatty acid derivative. Similarly, the term "conditions under which the polynucleotide sequence of a vector is expressed" means any conditions that allow a host cell to synthesize a polypeptide. Suitable conditions include, for example, fermentation conditions. Fermentation conditions can comprise many parameters including, but not limited to, temperature ranges, aeration levels, feed rates and medium composition. Each of these conditions, individually and in combination, allows for the development of the host cell. Fermentation can be aerobic, anaerobic or variations thereof (such as microaerobic). An exemplary culture medium includes broths or gels. Generally, the medium includes a carbon source that can be metabolized by a host cell directly. Additionally, enzymes can be used in the medium to facilitate mobilization (eg, depolymerization of starch or cellulose to fermentable sugars) and subsequent metabolism of the carbon source. For small-scale production, engineered host cells can be grown in batches of, for example, approximately 100 ml, 500 ml, 1 l, 2 l, 5 l, or 10 l; fermented; and induced to express a desired polynucleotide sequence, such as a polynucleotide sequence encoding a CAR polypeptide. For large-scale production, engineered host cells can be developed in batches of about 10L, 100L, 1000L, 10,000L, 100,000L and 1,000,000L or more; fermented; and induced to express a desired polynucleotide sequence. Alternatively, large-scale fed-batch fermentation can be performed. The fatty acid-derived compositions described herein are found in the extracellular environment of the recombinant host cell culture and can be readily isolated from the culture medium. A fatty acid derivative can be secreted by the recombinant host cell, transported into the extracellular environment, or passively transferred into the extracellular environment of the recombinant host cell culture. The fatty acid derivative is isolated from a recombinant host cell culture using routine methods known in the art.
[00110] Conforme usado no presente documento, "fração de carbono moderno" ou fM tem o mesmo significado conforme definido pelos Materiais de Referência de Padronização do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST) (SRMs4990B e 4990C, conhecidos como ácidos oxálicos padrão HOxI e HOxII, respectivamente. A definição fundamental se refere a 0,95 vez a razão de isótopo 14C/12C de HOxI (em referência ao ano 1950). Isso é mais ou menos equivalente à madeira pré-revolução industrial corrigida por decaimento. Para a biosfera existente atual (material vegetal), o fM é aproximadamente 1,1. Os bioprodutos (por exemplo, os derivados de ácido graxo produzidos de acordo com a presente revelação) que compreendem compostos orgânicos produzidos biologicamente e, em particular, os derivados de ácido graxo produzidos com o uso da trajetória biossintética do ácido graxo no presente documento, não foram produzidos a partir de fontes renováveis e, sendo assim, são novas composições de matéria. Esses novos bioprodutos podem ser distinguidos de compostos orgânicos derivados de carbono petroquímico com base em assinatura isotópica de duplo carbono ou datação por 14C. Adicionalmente, a fonte específica de carbono de fonte biológica (por exemplo, glicose vs. glicerol) pode ser determinada por assinatura isotópica por duplo carbono (consulte, por exemplo, a Patente no US 7.169.588, que está incorporada no presente documento a título de referência). A capacidade de distinguir bioprodutos de compostos orgânicos com base em petróleo é benéfica no rastreio desses materiais no comércio. Por exemplo, compostos orgânicos ou substâncias químicas que compreende perfis de isótopo de carbono tanto com base em petróleo quanto com base biológica podem ser distinguidos de compostos orgânicos e substâncias químicas feitas somente de material com base em petróleo. Por isso, os bioprodutos no presente documento podem ser seguidos ou rastreados no comércio com base em sue perfil de isótopo de carbono único. Os bioprodutos podem ser distinguidos de compostos orgânicos com base em petróleo comparando-se a taxa de isótopo de carbono estável (13C/12C) em cada amostra. A taxa 13C/12C em um dado bioproduto é uma consequência da taxa 13C/12C no dióxido de carbono atmosférico no momento em que o dióxido de carbono é fixado. A mesma também reflete a trajetória metabólica. Variações regionais também ocorrem. Dentre o petróleo, plantas C3 (as latifoliadas), plantas C4 (as gramíneas) e carbonatos marinhos, todos mostram diferenças significativas nos valores 13C/12C e no valor correspondente δ13C. Ademais, a matéria lipídica de plantas C3 e C4 são analisadas de forma diferente aos materiais derivados dos componentes carboidratos das mesmas plantas, como uma consequência da trajetória metabólica. Dentro da precisão de medição, as 13C mostram grandes variações devido a efeitos de fracionamento de isótopo, dos quais o mais significativo para bioprodutos é o mecanismo fotossintético. A principal causa de diferenças na taxa de isótopo de carbono em plantas é fortemente associada a diferenças na trajetória da metabolização fotossintética de carbono nas plantas, particularmente a reação que ocorre durante a carboxilação primária (isto é, a fixação inicial de CO2 atmosférico). Duas grandes classes de vegetação são aquelas que incorporam o ciclo fotossintético "C3" (ou Calvin-Benson) e aquelas que incorporam o ciclo fotossintético "C4" (ou Hatch-Slack). Em plantas C3, a reação de fixação ou carboxilação de CO2 primário envolve a enzima ribulose-1,5-difosfato carboxilase e o primeiro produto estável é um composto 3-carbono. As plantas C3, tais como madeiras de lei e coníferas, são dominantes em zonas de clima temperado. Em plantas C4, uma reação de carboxilação adicional que envolve outra enzima, fosfoenol- piruvato carboxilase, é a reação de carboxilação primária. O primeiro composto de carbono estável é um ácido de 4 carbonos que é subsequentemente decarboxilado. O CO2 assim liberado é refixado pelo ciclo C3. Os exemplos de plantas C4 são gramíneas tropicais, milho e cana de açúcar. Tanto plantas C4 quanto C3 exibem uma faixa de taxas isotópicas 13C/12C, mas valores típicos são de aproximadamente -7 a cerca de -13 por mil para plantas C4 e aproximadamente -19 a cerca de -27 por mil para plantas C3 (consulte, por exemplo, Stuiver et al, Radiocarbon 19:355 (1977)). O carbono e o carvão geralmente caem nessa última faixa. A escala de medição de 13C foi originalmente definida por um conjunto zero por calcário Pee Dee Belemnite (PDB), em que os valores são dados em desvios desse material em partes por milhar. Os valores "δ13C"são expressos em partes por milhar (por mil), abreviados como, &,, e são calculados conforme segue: [00110] As used herein, "modern carbon fraction" or fM has the same meaning as defined by the National Institute of Standardization and Technology (NIST) Standards Reference Materials (SRMs4990B and 4990C, known as standard oxalic acids HOxI and HOxII, respectively. The fundamental definition refers to 0.95 times the 14C/12C isotope ratio of HOxI (referring to the year 1950). This is roughly equivalent to pre-industrial revolution wood corrected for decay. current existing biosphere (plant material), fM is approximately 1.1. Bioproducts (e.g., fatty acid derivatives produced in accordance with the present disclosure) which comprise biologically produced organic compounds, and in particular, acid derivatives produced using the fatty acid biosynthetic pathway in this document, were not produced from renewable sources and, therefore, are new compositions of matter. These new bioproducts can be distinguished from organic compounds derived from petrochemical carbon on the basis of double carbon isotope signature or 14C dating. Additionally, the specific carbon source of the biological source (e.g., glucose vs. glycerol) can be determined by double carbon isotope signature (see, for example, US Patent No. 7,169,588, which is incorporated herein by way of title). of reference). The ability to distinguish bioproducts from petroleum-based organic compounds is beneficial in tracing these materials in commerce. For example, organic compounds or chemicals that comprise both petroleum-based and bio-based carbon isotope profiles can be distinguished from organic compounds and chemicals made only from petroleum-based material. Therefore, the bioproducts in this document may be tracked or tracked in trade based on their unique carbon isotope profile. Bioproducts can be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the stable carbon isotope ratio (13C/12C) in each sample. The 13C/12C ratio in a given bioproduct is a consequence of the 13C/12C ratio in atmospheric carbon dioxide at the time the carbon dioxide is fixed. It also reflects the metabolic trajectory. Regional variations also occur. Among petroleum, C3 plants (the broadleaved ones), C4 plants (the grasses) and marine carbonates all show significant differences in the 13C/12C values and in the corresponding δ13C value. Furthermore, the lipid matter of C3 and C4 plants is analyzed differently from materials derived from the carbohydrate components of the same plants, as a consequence of the metabolic pathway. Within measurement accuracy, 13C shows large variations due to isotope fractionation effects, of which the most significant for bioproducts is the photosynthetic mechanism. The main cause of differences in carbon isotope ratio in plants is strongly associated with differences in the pathway of photosynthetic carbon metabolism in plants, particularly the reaction that occurs during primary carboxylation (ie, initial fixation of atmospheric CO2). Two major classes of vegetation are those that incorporate the "C3" (or Calvin-Benson) photosynthetic cycle and those that incorporate the "C4" (or Hatch-Slack) photosynthetic cycle. In C3 plants, the primary CO2 fixation or carboxylation reaction involves the enzyme ribulose-1,5-diphosphate carboxylase and the first stable product is a 3-carbon compound. C3 plants, such as hardwoods and conifers, are dominant in temperate climate zones. In C4 plants, an additional carboxylation reaction that involves another enzyme, phosphoenol-pyruvate carboxylase, is the primary carboxylation reaction. The first stable carbon compound is a 4-carbon acid that is subsequently decarboxylated. The CO2 thus released is reset by the C3 cycle. Examples of C4 plants are tropical grasses, corn and sugar cane. Both C4 and C3 plants exhibit a range of 13C/12C isotopic ratios, but typical values are approximately -7 to about -13 per thousand for C4 plants and approximately -19 to about -27 per thousand for C3 plants (see, for example, Stuiver et al, Radiocarbon 19:355 (1977)). Carbon and coal generally fall into this latter range. The 13C measurement scale was originally defined by a zero set for Pee Dee Belemnite Limestone (PDB), where values are given in deviations from that material in parts per thousand. The "δ13C" values are expressed in parts per thousand (per thousand), abbreviated as, &,, and are calculated as follows:
[00111] Dado que o material de referência PDB (RM) foi exaurido, uma série de RMs alternativos foram desenvolvidos em cooperação com IAEA, USGS, NIST e outros laboratórios de isótopos internacionais selecionados. Notações para os desvios por mil do PDB é δ13C. As medidas são feitas em CO2 por espectrometria de massa de razão estável de alta precisão (IRMS) em íons molecular íons de massas 44, 45 e 46. As composições descritas no presente documento incluem bioprodutos produzidos por qualquer um dentre os métodos descritos no presente documento incluindo, por exemplo, produtos de aldeído e álcool graxo. Especificamente, o bioproduto pode ter um δ13C de cerca de -28 ou maior, aproximadamente -27 ou maior, -20 ou maior, - 18 ou maior, -15 ou maior, -13 ou maior, -10 ou maior ou -8 ou maior. Por exemplo, o bioproduto pode ter um δ13C de cerca de -30 a cerca de -15, de aproximadamente -27 a cerca de -19, de aproximadamente -25 a cerca de -21, de aproximadamente -15 a cerca de -5, de aproximadamente -13 a cerca de -7 ou de aproximadamente -13 a cerca de -10. Em outros casos, o bioproduto pode ter um δ13C de cerca de - 10, -11, -12 ou -12,3. Os bioprodutos produzidos de acordo com a revelação no presente documento podem também ser distinguidos dos compostos orgânicos com base em petróleo comparando-se a quantidade de 14C em cada composto. Devido ao fato de que o 14C tem uma meia vida nuclear de 5730 anos, os combustíveis baseados em petróleo que contêm carbono "mais velho" podem ser distinguidos dos bioprodutos que contêm carbono "mais novo" (consulte, por exemplo, Currie, "Source Apportionment of Atmospheric Particles", Characterization of Environmental Particles, J. Buffle e H. P. van Leeuwen, Eds., 1 de Vol. I da Série IUPAC Environmental Analytical Chemistry (Lewis Publishers, Inc.) páginas 3 a 74, (1992)). A presunção básica da datação radiocarbônica é que a constância da concentração de 14C na atmosfera leva à constância de 14C em organismos vivos. Entretanto, devido aos testes nucleares atmosféricos desde 1950 e à queima de combustível fóssil desde 1850, o 14C tem adquirido uma segunda característica geoquímica temporal. A concentração de CO2 atmosférico e, por isso, na biosfera existente, aproximadamente dobrou no pico da quantidade de testes nucleares, na metade dos anos 1960. A mesma tem desde então gradualmente retornado à taxa isotópica básica de estado estável cosmogênico (atmosférico) (14C/12C) de cerca de 1,2 x 10 a 12, com uma "meia vida" de relaxação de 7 a 10 anos. (Essa última meia vida não deve ser entendida de forma literal; em vez disso, uma pessoa deve usar a função detalhada nuclear atmosférica de admissão/decaimento para rastrear a variação de 14C atmosférico e biosférico desde o nascimento da era nuclear). É essa característica temporal biosférica mais tardia de 14C que mantêm a possibilidade de datação anual de carbono biosférico recente. O 14C pode ser medido espectrometria de massa com aceleradores (AMS), sendo que os resulta são dados em unidades de "fração de carbono moderno" (fM). O fM é definido pelos Materiais de Referência de Padronização (SRMs) 4990B e 4990C do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST). Conforme usado no presente documento, "fração de carbono moderno" ou "fM" tem o mesmo significado conforme definido pelos Materiais de Referência de Padronização do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST), conhecidos como padrões HOxI e HOxII de ácidos oxálicos, respectivamente. A definição fundamental se refere a 0,95 vez a razão de isótopo 14C/12C de HOxI (em referência ao ano 1950). Isso é mais ou menos equivalente à madeira pré-revolução industrial corrigida por decaimento. Para a biosfera existente atual (material vegetal) o fM é aproximadamente 1,1. As composições descritas no presente documento incluem bioprodutos que podem ter um fM de 14C de pelo menos cerca de 1. Por exemplo, o bioproduto da revelação pode ter um fM de 14C de pelo menos cerca de 1,01, um fM de 14C de cerca de 1 a cerca de 1,5, um fM de 14C de cerca de 1,04 a cerca de 1,18, ou um fM de 14C de cerca de 1,111 a cerca de 1,124.[00111] As the PDB reference material (RM) was exhausted, a number of alternative RMs were developed in cooperation with IAEA, USGS, NIST and other selected international isotope laboratories. Notations for the deviations per thousand of the PDB is δ13C. Measurements are made in CO2 by high precision stable ratio mass spectrometry (IRMS) on molecular ions ions of masses 44, 45 and 46. The compositions described herein include bioproducts produced by any of the methods described herein. including, for example, aldehyde and fatty alcohol products. Specifically, the byproduct may have a δ13C of about -28 or greater, approximately -27 or greater, -20 or greater, -18 or greater, -15 or greater, -13 or greater, -10 or greater, or -8 or larger. For example, the byproduct may have a δ13C of about -30 to about -15, from about -27 to about -19, from about -25 to about -21, from about -15 to about -5, from about -13 to about -7 or from about -13 to about -10. In other cases, the byproduct may have a δ13C of about -10, -11, -12, or -12.3. Bioproducts produced in accordance with the disclosure herein can also be distinguished from petroleum-based organic compounds by comparing the amount of 14C in each compound. Due to the fact that 14C has a nuclear half-life of 5730 years, petroleum-based fuels that contain "older" carbon can be distinguished from bioproducts that contain "newer" carbon (see, for example, Currie, "Source Apportionment of Atmospheric Particles", Characterization of Environmental Particles, J. Buffle and HP van Leeuwen, Eds., 1 of Vol. I of the IUPAC Environmental Analytical Chemistry Series (Lewis Publishers, Inc.) pages 3 to 74, (1992)). The basic assumption of radiocarbon dating is that constant 14C concentration in the atmosphere leads to constant 14C in living organisms. However, due to atmospheric nuclear testing since 1950 and fossil fuel burning since 1850, 14C has acquired a second temporal geochemical characteristic. The concentration of atmospheric CO2, and therefore in the existing biosphere, approximately doubled at the peak of the amount of nuclear testing in the mid-1960s. It has since gradually returned to the basic cosmogenic (atmospheric) steady state isotopic rate (14C /12C) of about 1.2 x 10 to 12, with a relaxation "half-life" of 7 to 10 years. (This latter half-life is not to be taken literally; instead, one must use the atmospheric nuclear detailed admission/decay function to track the variation of atmospheric and biospheric 14C since the birth of the nuclear age.) It is this later biospheric temporal feature of 14C that maintains the possibility of recent annual biospheric carbon dating. 14C can be measured with accelerator mass spectrometry (AMS), the results being given in units of "fraction of modern carbon" (fM). The fM is defined by Standardization Reference Materials (SRMs) 4990B and 4990C from the National Institute of Standardization and Technology (NIST). As used herein, "modern carbon fraction" or "fM" has the same meaning as defined by the National Institute of Standards and Technology (NIST) Standards Reference Materials, known as the HOxI and HOxII standards of oxalic acids, respectively. . The fundamental definition refers to 0.95 times the 14C/12C isotope ratio of HOxI (referring to the year 1950). This is roughly equivalent to pre-industrial revolution wood corrected for decay. For the current existing biosphere (plant material) the fM is approximately 1.1. The compositions described herein include byproducts that can have a 14C fM of at least about 1. For example, the byproduct of the disclosure can have a 14C fM of at least about 1.01, a 14C fM of about 1.01. from 1 to about 1.5, a14C fM from about 1.04 to about 1.18, or a14C fM from about 1.111 to about 1.124.
[00112] Outra medição de 14C é conhecida como a porcentagem de carbono moderno (pMC). Para um arqueólogo ou geólogo com o uso de datas de 14C dates, o ano 1950 é igual a "zero anos de idade". Isso também representa 100 pMC. O carbono das bombas na atmosfera atingiu quase o dobro do nível normal em 1963 no pico da quantidade de armamentos termonucleares. Essa distribuição na atmosfera tem sofrido aproximação desde seu surgimento, mostrando valores que são maiores do que 100 pMC para as plantas e animais vivos desde o ano 1950. A mesma tem diminuído gradualmente com o passar do tempo, sendo que o valor de hoje se aproxima a 107,5 pMC. Isso significa que um material fresco de biomassa, tal como milho, teria uma assinatura de 14C próxima a 107,5 pMC. Os compostos baseados em petróleo terão um valor pMC de zero. A combinação de carbono fóssil carbono dos dias atuais resultará em uma diluição do teor de pMC. Presumindo-se que 107,5 pMC representa o teor de 14C dos materiais de biomassa dos dias atuais e que 0 pMC representa o teor de 14C de produtos baseados em petróleo, o valor medido de pMC para um material irá refletir as proporções dos dois tipos de componentes. Por exemplo, um material 100% derivado de grãos de soja dos dias atuais daria uma assinatura de radiocarbono próxima a 107,5 pMC. Se aquele material tiver sido diluído 50% com produtos baseados em petróleo, o mesmo daria uma assinatura de radiocarbono de aproximadamente 54 pMC. Deriva-se um teor de carbono de base biológica atribuindo-se "100%" igual a 107,5 pMC e "0%" igual a 0 pMC. Por exemplo, uma amostra com uma medição de 99 pMC dará um teor de carbono de base biológica equivalente a 93%. Esse valor é chamado de resultado médio de carbono de base biológica e presume que todos os componentes dentro do material analisado se originaram ou a partir de material biológico de dias atuais ou a partir de material baseado em petróleo. Um bioproduto que compreende um ou mais derivados de ácido graxo conforme descrito no presente documento pode ter um pMC de pelo menos cerca de 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 ou 100. Em outros casos, um derivado de ácido graxo descrito no presente documento pode ter um pMC entre aproximadamente 50 e aproximadamente 100; aproximadamente 60 e aproximadamente 100; aproximadamente 70 e aproximadamente 100; aproximadamente 80 e aproximadamente 100; aproximadamente 85 e aproximadamente 100; aproximadamente 87 e aproximadamente 98; ou aproximadamente 90 e aproximadamente 95. Em ainda outros casos, um derivado de ácido graxo descrito no presente documento pode ter um pMC de cerca de 90, 91, 92, 93, 94 ou 94,2.[00112] Another measurement of 14C is known as the percentage of modern carbon (pMC). For an archaeologist or geologist using 14C dates, the year 1950 is equal to "zero years old". This also represents 100 pMC. Bomb carbon in the atmosphere reached nearly double the normal level in 1963 at the peak of thermonuclear weaponry. This distribution in the atmosphere has been approximated since its emergence, showing values that are greater than 100 pMC for living plants and animals since the 1950s. It has gradually decreased over time, with today's value approaching at 107.5 pMC. This means that fresh biomass material, such as corn, would have a 14C signature close to 107.5 pMC. Petroleum-based compounds will have a pMC value of zero. The combination of present day fossil carbon will result in a dilution of the pMC content. Assuming that 107.5 pMC represents the 14C content of present day biomass materials and that 0 pMC represents the 14C content of petroleum-based products, the measured pMC value for a material will reflect the proportions of the two types. of components. For example, a 100% material derived from modern day soybeans would give a radiocarbon signature close to 107.5 pMC. If that material had been diluted 50% with petroleum-based products, it would give a radiocarbon signature of approximately 54 pMC. A biobased carbon content is derived by setting "100%" equal to 107.5 pMC and "0%" equaling 0 pMC. For example, a sample with a measurement of 99 pMC will give a biobased carbon content equivalent to 93%. This value is called the average biobased carbon result and assumes that all components within the analyzed material originated from either present day biological material or from petroleum based material. A byproduct comprising one or more fatty acid derivatives as described herein may have a pMC of at least about 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, or 100 In other cases, a fatty acid derivative described herein may have a pMC between approximately 50 and approximately 100; approximately 60 and approximately 100; approximately 70 and approximately 100; approximately 80 and approximately 100; approximately 85 and approximately 100; approximately 87 and approximately 98; or about 90 and about 95. In still other cases, a fatty acid derivative described herein may have a pMC of about 90, 91, 92, 93, 94, or 94.2.
[00113] Para determinar se as condições são suficientes para permitir a expressão, uma célula hospedeira pode ser cultivada, por exemplo, por aproximadamente 4, 8, 12, 24, 36 ou 48 horas. Durante e/ou após o desenvolvimento em cultura, as amostras podem ser obtidas e analisadas para determinar se as condições permitem a expressão. Por exemplo, as células hospedeiras na amostra ou no meio no qual as células hospedeiras foram desenvolvidas podem ser testadas para a presença de um produto desejado. Ao testar para a presença de um produto, os ensaios, tais como, mas não limitados a, TLC, HPLC, GC/FID, GC/MS, LC/MS, MS, podem ser usados. As culturas de célula recombinante hospedeira são triadas no nível de placa de 96 cavidades, nos níveis de tanque de 1 litro e de 5 litros e em uma planta piloto de 1.000 l com o uso de um ensaio GC/FID para "espécies graxas totais".[00113] To determine whether conditions are sufficient to allow expression, a host cell can be cultured, for example, for approximately 4, 8, 12, 24, 36, or 48 hours. During and/or after growth in culture, samples can be obtained and analyzed to determine if conditions permit expression. For example, host cells in the sample or in the medium in which the host cells were grown can be tested for the presence of a desired product. When testing for the presence of a product, assays such as, but not limited to, TLC, HPLC, GC/FID, GC/MS, LC/MS, MS, can be used. Recombinant host cell cultures are screened at the 96-well plate level, 1 liter and 5 liter tank levels and in a 1000 liter pilot plant using a GC/FID assay for "total fatty species" .
[00114] Um ácido graxo é um ácido carboxílico com uma longa cauda alifática (cadeia), que ou é saturada ou insaturada. A maioria dos ácidos graxos de ocorrência natural tem uma cadeia de um número par de átomos de carbono, de 4 a 28. Os ácidos graxos são normalmente derivados de triglicerídeos. Quando os mesmos não estão anexados a outras moléculas, eles são conhecidos como ácidos graxos "livres". Os ácidos graxos normalmente são produzidos de maneira industrial pela hidrólise de triglicerídeos com a remoção de glicerol. Palmas, grãos de soja, colza, óleo de coco e óleo de girassol são atualmente as fontes mais comuns de ácidos graxos. A maior parte dos ácidos graxos derivados de tais fontes é usada em produtos alimentícios para humanos. O óleo de coco e óleo de semente de palma consistem principalmente em ácidos graxos de carbono 12 e 14. Esses são particularmente adequados para processamento adicional para tensoativos para agentes de lavagem e limpeza, assim como cosméticos. A palma, os grãos de soja, a colza e o óleo de girassol, assim como gorduras animais tais como o sebo, contêm principalmente ácidos graxos de cadeia longa (por exemplo, C18, saturados e insaturados) que são usados como materiais brutos para aplicações de polímero e lubrificantes. Estudos ecológicos e toxicológicos sugerem que os produtos derivados de ácido graxo baseados em recursos renováveis possuem propriedades mais favoráveis do que substâncias de base petroquímica. Os aldeídos graxos são usados para produzir muitas substâncias químicas especiais. Por exemplo, os aldeídos são usados para produzir polímeros, resinas (por exemplo, Bakelite), corantes, aromatizantes, plastificantes, perfumes, substâncias farmacêuticas e outras substâncias químicas, algumas das mais podem ser usadas como solventes, conservantes, ou desinfetantes. Adicionalmente, certos compostos naturais e sintéticos, tais como vitaminas e hormônios, são aldeídos, e muitos açúcares contém grupos aldeído. Os aldeídos graxos podem ser convertidos em álcoois graxos através de redução química ou enzimática. Os álcoois graxos possuem muitos usos comerciais. As vendas anuais mundiais de álcoois graxos e seus derivados passam de um bilhão de dólares. Os álcoois graxos de cadeia mais curta são usados nas indústrias cosmética e alimentícia como emulsificadores, emolientes e espessantes. Devido à sua natureza anfifílica, os álcoois graxos se comportam como tensoativos não iônicos, que são úteis em produtos de cuidados pessoais e domésticos, tais como, por exemplo, detergentes. Adicionalmente, os álcoois graxos são usados em ceras, gomas, resinas, pomadas e loções farmacêuticas, aditivos de óleo lubrificante, agentes têxteis antiestática e de acabamento, plastificantes, cosméticos, solventes industriais e solventes para gorduras. A revelação também fornece uma composição tensoativa ou uma composição detergente que compreende um álcool graxo produzido por qualquer um dentre os métodos descritos no presente documento. Uma pessoa de habilidade comum na técnica perceberá que, dependendo do propósito ao qual a composição tensoativa ou detergente se destina, diferentes álcoois graxos podem ser produzidos e usados. Por exemplo, quando os álcoois graxos descritos no presente documento são usados como uma matéria-prima para a produção de tensoativos ou detergentes, uma pessoa de habilidade comum na técnica perceberá que as características da matéria- prima de álcool graxo afetarão as características da composição tensoativa ou detergente produzida. Por isso, as características da composição tensoativa ou detergente podem ser selecionadas para por produzir álcoois graxos particulares para uso como uma matéria-prima. Uma composição tensoativa e/ou detergente baseada em álcool graxo descrita no presente documento pode ser misturada com outros tensoativos e/ou detergentes em conhecidos na técnica. Em algumas modalidades, a mistura pode incluir pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, ou uma faixa limitada por quaisquer dois dentre os valores anteriores, por peso de álcool graxo. Em outros exemplos, uma composição tensoativa ou detergente pode ser feita incluindo pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, pelo menos cerca de 70%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%, pelo menos cerca de 95%, ou uma faixa limitada por quaisquer dois dentre os valores antecedentes, por peso, de um álcool graxo que inclui uma cadeia de carbono que tem 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 ou 22 carbonos de comprimento. Tais composições tensoativas ou detergentes também podem incluir pelo menos um aditivo, tal como uma microemulsão, um tensoativo ou um detergente, de fontes não microbianas tais como óleos vegetais ou petróleo, que podem estar presentes na quantidade de pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50%, pelo menos cerca de 60%, pelo menos cerca de 70%, pelo menos cerca de 80%, pelo menos cerca de 85%, pelo menos cerca de 90%, pelo menos cerca de 95% ou em uma faixa limitada por quaisquer dois dentre os valores antecedentes, por peso do álcool graxo. Os ésteres possuem muitos usos comerciais. Por exemplo, o biodiesel, um combustível alternativo, é composto de ésteres (por exemplo, ésteres metílicos de ácido graxo, ésteres etílicos de ácido graxo, etc.). Alguns ésteres de baixo peso molecular são voláteis e têm um cheiro agradável, o que os torna úteis como fragrâncias ou agentes aromatizantes. Adicionalmente, os ésteres são usados como solventes para lacas, tintas e vernizes. Ademais, algumas substâncias de ocorrência natural, tais como ceras, gorduras e óleos são compostos de ésteres. Os ésteres são usados também como agentes amaciantes em resinas e plastificantes, retardantes de chamas e aditivos em gasolina e óleo. Adicionalmente, os ésteres podem ser usados na fabricação de polímeros, filmes, produtos têxteis, corantes e substâncias farmacêuticas. Os hidrocarbonetos possuem muitos usos comerciais. Por exemplo, alcanos de cadeia mais curta são usados como combustíveis. Os alcanos de cadeia mais longa (por exemplo, que possuem de cinco a dezesseis carbonos) são usados como combustíveis de transporte (por exemplo, gasolina, diesel, ou combustível de aviação). Os alcanos que têm mais do que dezesseis átomos de carbono são componentes importantes de óleos combustíveis e óleos lubrificantes. Os alcanos ainda mais longos, que são sólidos em temperatura ambiente, podem ser usados, por exemplo, como uma cera de parafina. Adicionalmente, alcanos de cadeia mais longa podem ser craqueados para produzir hidrocarbonetos de cadeia mais curta comercialmente valiosos. Assim como alcanos de cadeia curta, alcenos de cadeia curta são usados em combustíveis de transporte. Os alcenos de cadeia mais longa são usados em plásticos, lubrificantes, e lubrificantes sintéticos. Adicionalmente, os alcenos são usados como uma matéria- prima para produzir álcoois, ésteres, plastificantes, tensoativos, aminas terciárias, agentes de recuperação aprimorada de óleo, ácidos graxos, tióis, anidridos alcenilsuccínicos, epóxidos, alcanos clorados, alcenos clorados, ceras, aditivos de combustível e redutores de fluxo de arraste. As cetonas são usadas comercialmente como solventes. Por exemplo, a acetona frequentemente é usada como um solvente, mas é também um material bruto para produzir polímeros. As cetonas são usadas também em lacas, tintas, explosivos, perfumes e no processamento têxtil. Adicionalmente, as cetonas são usadas para produzir álcoois, alcenos, alcanos, iminas e enaminas. Os lubrificantes são tipicamente compostos de olefinas, particularmente poliolefinas e alfa-olefinas. Os lubrificantes podem ser tanto refinados de petróleo bruto quanto fabricados com o uso de materiais brutos refinados de petróleo bruto. A obtenção dessas substâncias químicas especiais a partir de petróleo bruto requer um investimento financeiro significativo, assim como uma grande quantidade de energia. Esse processo também é ineficiente devido ao fato de que, frequentemente, os hidrocarbonetos de cadeia longa em petróleo bruto são craqueados para produzir monômeros menores. Esses monômeros são então usados como o material bruto para a fabricação de substâncias químicas especiais mais complexas. A revelação é adicionalmente ilustrada pelos exemplos seguintes. Os exemplos são fornecidos somente para propósitos ilustrativos. Os mesmos não devem ser interpretados como limitantes do escopo ou conteúdo da revelação de nenhuma forma.[00114] A fatty acid is a carboxylic acid with a long aliphatic tail (chain), which is either saturated or unsaturated. Most naturally occurring fatty acids have a chain of an even number of carbon atoms, from 4 to 28. Fatty acids are normally derived from triglycerides. When they are not attached to other molecules, they are known as "free" fatty acids. Fatty acids are normally produced industrially by the hydrolysis of triglycerides with the removal of glycerol. Palms, soybeans, rapeseed, coconut oil and sunflower oil are currently the most common sources of fatty acids. Most fatty acids derived from such sources are used in human food products. Coconut oil and palm kernel oil mainly consist of carbon 12 and 14 fatty acids. These are particularly suitable for further processing for surfactants for washing and cleaning agents as well as cosmetics. Palm, soybeans, rapeseed and sunflower oil, as well as animal fats such as tallow, mainly contain long-chain fatty acids (e.g. C18, saturated and unsaturated) that are used as raw materials for applications polymer and lubricants. Ecological and toxicological studies suggest that fatty acid-derived products based on renewable resources have more favorable properties than petrochemical-based substances. Fatty aldehydes are used to make many special chemicals. For example, aldehydes are used to make polymers, resins (e.g. Bakelite), dyes, flavors, plasticizers, perfumes, pharmaceuticals, and other chemicals, some of which can be used as solvents, preservatives, or disinfectants. Additionally, certain natural and synthetic compounds, such as vitamins and hormones, are aldehydes, and many sugars contain aldehyde groups. Fatty aldehydes can be converted to fatty alcohols through chemical or enzymatic reduction. Fatty alcohols have many commercial uses. Annual worldwide sales of fatty alcohols and their derivatives exceed one billion dollars. Shorter chain fatty alcohols are used in the cosmetics and food industries as emulsifiers, emollients and thickeners. Due to their amphiphilic nature, fatty alcohols behave as non-ionic surfactants, which are useful in personal and household care products such as, for example, detergents. Additionally, fatty alcohols are used in pharmaceutical waxes, gums, resins, ointments and lotions, lubricating oil additives, textile finishing and antistatic agents, plasticizers, cosmetics, industrial solvents and grease solvents. The disclosure also provides a surfactant composition or a detergent composition comprising a fatty alcohol produced by any of the methods described herein. A person of ordinary skill in the art will appreciate that, depending on the purpose for which the surfactant or detergent composition is intended, different fatty alcohols can be produced and used. For example, when the fatty alcohols described herein are used as a raw material for the production of surfactants or detergents, a person of ordinary skill in the art will realize that the characteristics of the fatty alcohol raw material will affect the characteristics of the surfactant composition. or detergent produced. Therefore, the characteristics of the surfactant or detergent composition can be selected to produce particular fatty alcohols for use as a raw material. A fatty alcohol-based surfactant and/or detergent composition described herein may be blended with other surfactants and/or detergents known in the art. In some embodiments, the mixture can include at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, or a range limited by any two of the foregoing values, by weight of fatty alcohol. In other examples, a surfactant or detergent composition can be made including at least about 5%, at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 40% about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, or a range limited by any two of the foregoing values by weight of a fatty alcohol that includes a carbon chain having 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 or 22 carbons long. Such surfactant or detergent compositions may also include at least one additive, such as a microemulsion, a surfactant, or a detergent, from non-microbial sources such as vegetable oils or petroleum, which may be present in an amount of at least about 5%, at least at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, or in a range limited by any two of the foregoing values, by weight of fatty alcohol . Esters have many commercial uses. For example, biodiesel, an alternative fuel, is composed of esters (eg, fatty acid methyl esters, fatty acid ethyl esters, etc.). Some low molecular weight esters are volatile and have a pleasant smell, which makes them useful as fragrances or flavoring agents. Additionally, esters are used as solvents for lacquers, paints and varnishes. Furthermore, some naturally occurring substances such as waxes, fats and oils are composed of esters. Esters are also used as softening agents in resins and plasticizers, flame retardants and additives in gasoline and oil. Additionally, esters can be used in the manufacture of polymers, films, textiles, dyes and pharmaceutical substances. Hydrocarbons have many commercial uses. For example, shorter chain alkanes are used as fuels. Longer chain alkanes (eg, having five to sixteen carbons) are used as transportation fuels (eg, gasoline, diesel, or jet fuel). Alkanes that have more than sixteen carbon atoms are important components of fuel oils and lubricating oils. Even longer alkanes, which are solid at room temperature, can be used, for example, as a paraffin wax. Additionally, longer chain alkanes can be cracked to produce commercially valuable shorter chain hydrocarbons. Like short chain alkanes, short chain alkenes are used in transport fuels. Longer chain alkenes are used in plastics, lubricants, and synthetic lubricants. Additionally, alkenes are used as a raw material to produce alcohols, esters, plasticizers, surfactants, tertiary amines, enhanced oil recovery agents, fatty acids, thiols, alkenylsuccinic anhydrides, epoxides, chlorinated alkanes, chlorinated alkenes, waxes, additives. of fuel and drag flow reducers. Ketones are used commercially as solvents. For example, acetone is often used as a solvent, but it is also a raw material for making polymers. Ketones are also used in lacquers, paints, explosives, perfumes and in textile processing. Additionally, ketones are used to produce alcohols, alkenes, alkanes, imines and enamines. Lubricants are typically composed of olefins, particularly polyolefins and alpha-olefins. Lubricants can be either refined from crude oil or manufactured using crude materials refined from crude oil. Obtaining these special chemicals from crude oil requires a significant financial investment, as well as a great deal of energy. This process is also inefficient due to the fact that long-chain hydrocarbons in crude oil are often cracked to produce smaller monomers. These monomers are then used as the raw material for manufacturing more complex specialty chemicals. The disclosure is further illustrated by the following examples. Examples are provided for illustrative purposes only. They should not be interpreted as limiting the scope or content of the disclosure in any way.
[00115] Esse exemplo descreve a construção de uma célula hospedeira geneticamente modificada, sendo que a expressão de uma enzima de degradação de ácido graxo é atenuada.[00115] This example describes the construction of a genetically modified host cell, where the expression of a fatty acid degrading enzyme is attenuated.
[00116] O gene fadE de Escherichia coli MG1655 (uma cepa K de E. coli) foi deletado com o uso do sistema Lambda Red (também conhecido como Integração Acionada por Red) descrito por Datsenlco et al, Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos, 1997: páginas 6640 a 6645 (2000), com as seguintes modificações:[00116] The fadE gene from Escherichia coli MG1655 (a K strain of E. coli) was deleted using the Lambda Red system (also known as Red Driven Integration) described by Datsenlco et al, Proc. natl. academy Sci. United States, 1997: pages 6640 to 6645 (2000), with the following modifications:
[00117] Os dois iniciadores a seguir foram usados para criar a deleção de fadE: Del-fadE-F 5'- AAAAACAGCAACAATGTGAGCTTTGTTGTAATTATATTGTAAACATATTGATTCCGGGG ATCCGTCGACC (SEQ ID NO: 9); e Del-fadE-R 5'- AAACGGAGCCTTTCGGCTCCGTTATTCATTTACGCGGCTTCAACTTTCCTGTAGGCTGG AGCTGCTTC (SEQ ID NO: 10)[00117] The following two primers were used to create the fadE deletion: Del-fadE-F 5'- AAAAACAGCAACAATGTGAGCTTTGTTGTAATTATATTGTAAACATATTGATTCCGGGG ATCCGTCGACC (SEQ ID NO: 9); and Del-fadE-R 5'- AAACGGAGCCTTTCGGCTCCGTTATTCATTTACGCGGCTTCAACTTTCCTGTAGGCTGG AGCTGCTTC (SEQ ID NO: 10)
[00118] Os iniciadores Del-fadE-F e Del-fadE-R foram usados para amplificar o cassette de resistência a canamicina (KmR) do plasmídeo pKD13 (descrito por Datsenko et al, supra) por PCR. O produto de PCR foi então usado para transformar células MG1655 eletrocompetentes de E. coli que contêm pKD46 (descrito em Datsenko et al., supra) que haviam sido previamente induzidas com arabinose de 3 a 4 horas. Em seguida a um crescimento de 3 horas em um caldo super ótimo com um meio de repressão catabólica (SOC) a 37°C, as células foram colocadas em placas de ágar de Luria que contêm 50 μg/ml de canamicina. Colônias resistentes foram identificadas e isoladas após uma incubação durante a noite a 37 °C. A descaracterização do gene fadE foi confirmada por amplificação de PCR com o uso de dos iniciadores fadE-L2 e fadE-Rl, que são projetados para flanquear o gene fadE de E. coli.[00118] Primers Del-fadE-F and Del-fadE-R were used to amplify the kanamycin resistance (KmR) cassette of plasmid pKD13 (described by Datsenko et al, supra) by PCR. The PCR product was then used to transform electrocompetent E. coli MG1655 cells containing pKD46 (described in Datsenko et al., supra) that had been previously induced with arabinose for 3 to 4 hours. Following a 3 hour growth in a super optimal broth with a catabolic suppression medium (SOC) at 37°C, cells were placed on Luria agar plates containing 50 μg/ml kanamycin. Resistant colonies were identified and isolated after an overnight incubation at 37 °C. The fadE gene mischaracterization was confirmed by PCR amplification using the fadE-L2 and fadE-Rl primers, which are designed to flank the E. coli fadE gene.
[00119] Os iniciadores de confirmação da deleção de fadE foram: fadE-L2 5'-CGGGCAGGTGCTATGACCAGGAC (SEQ ID NO: 11); e fadE-R1 5'-CGCGGCGTTGACCGGCAGCCTGG (SEQ ID NO: 12)[00119] The fadE deletion confirmation primers were: fadE-L2 5'-CGGGCAGGTGCTATGACCAGGAC (SEQ ID NO: 11); and fadE-R1 5'-CGCGGCGTTGACCGGCAGCCTGG (SEQ ID NO: 12)
[00120] Após a deleção de fadE ter sido confirmada, uma única colônia foi usada para remover o marcador KmR com o uso do plasmídeo pCP20 conforme descrito por Datsenko et al., supra. A cepa MG1655 de E. coli resultante com o gene fadE deletado e o marcador KmR removido foi nomeada de MG1655 ΔfadE de E. coli, ou MG 1655 D1 de E. coli . A produção de derivados de ácido graxo (espécies graxas totais) pela cepa MG1655 de E. coli com o gene fadE deletado foi comparada com a produção de derivados de ácido graxo por MG1655 de E. coli. A deleção do gene fadE não afetou a produção de derivados de ácido graxo (Figura 7). Várias cepas de células hospedeiras exemplificativas são descritas no presente documento, das quais os exemplos são descritos abaixo na Tabela 3. Tabela 3: Caracterização Genética de Cepas de E. coli [00120] After the fadE deletion was confirmed, a single colony was used to remove the KmR marker using the pCP20 plasmid as described by Datsenko et al., supra. The resulting E. coli MG1655 strain with the fadE gene deleted and the KmR marker removed was named E. coli MG1655 ΔfadE, or E. coli MG 1655 D1. The production of fatty acid derivatives (total fatty species) by E. coli strain MG1655 with the fadE gene was compared with the production of fatty acid derivatives by E. coli MG1655. The fadE gene deletion did not affect the production of fatty acid derivatives (Figure 7). Several exemplary host cell strains are described herein, examples of which are described below in Table 3. Table 3: Genetic Characterization of E. coli Strains
[00121] Os plasmídeos pDG109, pLC56 e pV171.1 são operões pCL_Ptrc_carB_tesA_alrA_fabB_fadR com expressões variáveis de carB e tesA. O iFAB138 é o SEQ ID NO: 19.[00121] Plasmids pDG109, pLC56 and pV171.1 are pCL_Ptrc_carB_tesA_alrA_fabB_fadR operons with variable expressions of carB and tesA. iFAB138 is SEQ ID NO: 19.
[00122] Os precursores principais para a biossíntese de ácido graxo são malonil-CoA e acetil-CoA (Figura 1). Tem sido sugerido que esses precursores limitam a taxa de biossíntese de ácido graxo em E. coli. Nesse exemplo, os operões accsintéticos [accABCD (±birA) de Corynebacterium glutamicum] foram superexpressos e as modificações genéticas levaram à produção aumentada de acetil-coA e malonil-CoA em E. coli. Em uma abordagem, a fim de aumentar os níveis de malonil-CoA, um complexo enzimático acetil-CoA carboxilase de Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum) foi superexpresso em E. coli. A acetil-CoA carboxilase (acc) consiste em quatro subunidades discretas, accA, accB, accC e accD (Figura 3). As vantagens de C. glutamicum acc são que duas subunidades são expressas como proteínas de fusão, accCB e accDA, respectivamente, o que facilita sua expressão equilibrada. Adicionalmente, o birA de C. glutamicum, que biotiniliza a subunidade accB (Figura 3) foi superexpresso. As sequências de DNA exemplificativas de birA de C. glutamicumsão apresentadas como o SEQ ID NO: 55 e o SEQ ID NO: 56. Uma sequência de proteína birA de C. glutamicumé apresentada como o SEQ ID NO: 57.[00122] The main precursors for fatty acid biosynthesis are malonyl-CoA and acetyl-CoA (Figure 1). It has been suggested that these precursors limit the rate of fatty acid biosynthesis in E. coli. In this example, the accsynthetic operons [accABCD (±birA) from Corynebacterium glutamicum] were overexpressed and the genetic modifications led to increased production of acetyl-CoA and malonyl-CoA in E. coli. In one approach, in order to increase malonyl-CoA levels, an acetyl-CoA carboxylase enzyme complex from Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum) was overexpressed in E. coli. Acetyl-CoA carboxylase (acc) consists of four discrete subunits, accA, accB, accC and accD (Figure 3). The advantages of C. glutamicum acc are that two subunits are expressed as fusion proteins, accCB and accDA, respectively, which facilitates their balanced expression. Additionally, C. glutamicum birA, which biotinylates the accB subunit (Figure 3) was overexpressed. Exemplary C. glutamicum birA DNA sequences are shown as SEQ ID NO: 55 and SEQ ID NO: 56. A C. glutamicum birA protein sequence is shown as SEQ ID NO: 57.
[00123] Os operões sintéticos dos genes acc de C. glutamicum foram clonados da seguinte forma em OP80 (consulte WO2008/119082 conforme incorporadas a título de referência ao presente documento) Ptrc1-accDACB, Ptrc3- accDACB, Ptrc1-accCBDA e Ptrc3-CBDA. Ptrc1 e Ptrc3 são derivados de do promotor Ptrc comumente usado, que permite a transcrição atenuada dos genes-alvo. Deve-se verificar que as sequências nativas foram amplificadas a partir do DNA cromossomial dado que mostraram um uso favorável de códon (somente o códon para Arg6 em accCB foi alterado). O gene birA de C. glutamicum era um códon aperfeiçoado e obtido por síntese genética. O mesmo foi clonado a jusante dos genes acc em todas as quatro construções de operão. Abaixo, faz-se referência à configuração de operão accDACB como accD- e à configuração de operão accDACB+birA como accD+. Os plasmídeos resultantes foram transformados em DAM1_i377 de E. coli, que contêm cópias integradas (i) de tiosterease 'tesA sem sequência líder e fadD de acil-CoA sintetase de E. coli e éster sintase 9 (ES9) de Marinobacter hidrocarbonoclasticus (SEQ ID NO: 6). Todos os genes são controladores por promotores Ptrc. As cepas foram desenvolvidas em meio 5NBT (descrita abaixo) em frascos de agitação e foram analisadas para malonil-CoA com o uso do ensaio de CoA de cadeia curta descrito abaixo. A Figura 8 mostra que seis das oito estruturas de acc±birA de C. glutamicum mostraram níveis elevados de malonil-CoA em fase logarítmica, o que demonstra sua funcionalidade em E. coli. Percebeu-se que a coexpressão de birA aumentou adicionalmente os níveis de malonil-CoA nas cepas Ptrc1/3_accDACB, em particular com o plasmídeo que contém a configuração de operão Ptrc3-accDACB-birA (plasmídeo pASl19.50D; SEQ ID NO: 62).[00123] The synthetic operons of the acc genes of C. glutamicum were cloned as follows into OP80 (see WO2008/119082 as incorporated by reference herein) Ptrc1-accDACB, Ptrc3-accDACB, Ptrc1-accCBDA and Ptrc3-CBDA . Ptrc1 and Ptrc3 are derived from the commonly used Ptrc promoter, which allows for attenuated transcription of target genes. It should be noted that the native sequences were amplified from chromosomal DNA as they showed favorable codon usage (only the codon for Arg6 in accCB was altered). The birA gene from C. glutamicum was an improved codon obtained by genetic synthesis. It was cloned downstream of the acc genes in all four operon constructs. Below, reference is made to the accDACB operon configuration as accD- and the accDACB+birA operon configuration as accD+. The resulting plasmids were transformed into E. coli DAM1_i377, which contain integrated copies (i) of thiosterase 'tesA without leader sequence and fadD of E. coli acyl-CoA synthetase and Marinobacter hydrocarbonoclasticus ester synthase 9 (ES9) (SEQ ID NO: 6). All genes are controlled by Ptrc promoters. Strains were grown in 5NBT medium (described below) in shake flasks and analyzed for malonyl-CoA using the short chain CoA assay described below. Figure 8 shows that six of the eight acc±birA structures from C. glutamicum showed high levels of malonyl-CoA in logarithmic phase, which demonstrates its functionality in E. coli. BirA co-expression was found to further increase malonyl-CoA levels in Ptrc1/3_accDACB strains, in particular with the plasmid containing the Ptrc3-accDACB-birA operon configuration (plasmid pASl19.50D; SEQ ID NO: 62) .
[00124] A fim de testar o efeito da combinação da superexpressão de panK com acc-birA, o gene panK aperfeiçoado foi clonado a jusante de birA em Ptrc1/3_accDACB-birA. O pantotenato quinase panK (ou CoaA) catalisa a primeira etapa na biossíntese da coenzima A, um cofator essencial que está envolvido em muitas reações, por exemplo, na formação de acetil-CoA, o substrato para acetil-CoA carboxilase. Os plasmídeos resultantes foram transformados em DAM1_i377, desenvolvido em meio 5NBT (+TVS1) em frascos de agitação e as cepas foram analisadas para CoAs de cadeia curta com o uso do método descrito abaixo. Conforme mostrado na Figura 9, na fase logarítimica, a coexpressão de panK aumentou adicionalmente os níveis de malonil-CoA e também aumentou os níveis de acetil-CoA, o que demonstra que panK pode aumentar adicionalmente os níveis de malonil-CoA. O impacto de coexpressar um complexo enzimático acetil-CoA carboxilase na produção de éster graxo foi avaliado expressando-se éster sintase 9 (SEQ ID NO: 6) com e sem genes acc em outro hospedeiro produtor E. coli. Mais especificamente, os plasmídeos OP80 (vetor de controle), pDS57 (com ES9), pDS57-accD- (com ES9 e accDACB) ou pDS57-accD+ (com ES9 e accDACB-birA; SEQ ID NO: 63) foram transformados na cepa DV2 de E. coli e os transformantes correspondente foram selecionados em placas LB suplementadas com 100 mg/l de espectinomicina.[00124] In order to test the effect of combining panK overexpression with acc-birA, the improved panK gene was cloned downstream of birA into Ptrc1/3_accDACB-birA. The panK (or CoaA) pantothenate kinase catalyzes the first step in the biosynthesis of coenzyme A, an essential cofactor that is involved in many reactions, for example, in the formation of acetyl-CoA, the substrate for acetyl-CoA carboxylase. The resulting plasmids were transformed into DAM1_i377, grown in 5NBT medium (+TVS1) in shake flasks and the strains analyzed for short chain CoAs using the method described below. As shown in Figure 9, in the log phase, panK co-expression additionally increased malonyl-CoA levels and also increased acetyl-CoA levels, demonstrating that panK can further increase malonyl-CoA levels. The impact of co-expressing an acetyl-CoA carboxylase enzyme complex on fatty ester production was evaluated by expressing ester synthase 9 (SEQ ID NO: 6) with and without acc genes in another E. coli producing host. More specifically, plasmids OP80 (control vector), pDS57 (with ES9), pDS57-accD- (with ES9 and accDACB) or pDS57-accD+ (with ES9 and accDACB-birA; SEQ ID NO: 63) were transformed into the strain E. coli DV2 and corresponding transformants were selected on LB plates supplemented with 100 mg/l spectinomycin.
[00125] Dois transformantes de cada plasmídeo foram inoculados de maneira independente no meio LB suplementado com 100 mg/l de espectinomicina e desenvolvidos por 5 a 8 horas a 32 °C. As culturas foram diluídas em 30 vezes em um meio mínimo com a seguinte composição: 0,5 g/l de NaCl, 1 mM de MgSO4 x 7 de H2O, 0,1 mM de CaCl2, 2 g/l de NH4Cl, 3 g/l de KH2PO4, 6 g/l de Na2HPO4, 1 mg/l de tiamina, 1x de solução de metal vestigial, 10 mg/l de citrato de ferro, 100 mM de Bis-Tris (pH7,0), 30 g/l de glicose e 100 mg/l de espectinomicina. Após o desenvolvimento durante a noite a 32 °C, as culturas foram diluídas em 10 vezes em quadruplicata em meio mínimo da mesma composição, exceto pelo fato de que o meio continha 1 g/l em vez de 2 g/l de NH4C1 e foi suplementado com 1 mm de IPTG e metanol a 2% (v/v). As culturas resultantes foram então desenvolvidas a 32 °C em um agitador. A produção de ésteres metílicos de ácido graxo (FAMEs) foi analisada por cromatografia gasosa com um detector de ionização de chama (GC-FID). As amostras foram extraídas com acetato de butila em uma razão de 1:1 vol/vol. Após turbilhonamento, as amostras foram centrifugadas e a fase orgânica foi analisada por cromatografia gasosa (GC). As condições de análise foram conforme segue: instrumento: Trace GC Ultra, Thermo Electron Corporation com um Detector de Ionização de Chamas (FID); coluna: DB-1 (1% de difenil siloxano; 99% de dimetil siloxano) CO1 UFM 1/0,1/5 01 DET da Thermo Electron Corporation, fase pH 5, FT: 0,4 μm, comprimento 5 m, diâmetro interno: 0,1 mm; condições de entrada: método sem separação a 250 °C, com separação a 3,8 m 1/25 usados dependendo da concentração da amostra com fluxo separado de 75 ml/m; gás carreador e sua taxa de fluxo: Hélio, 3,0 ml/m; temperatura de bloco: 330 °C; temperatura de forno: 0,5 m retido a 50 °C, 100 °C/m a 330 °C, 0,5 m retido a 330 °C; temperatura do detector: 300 °C; volume da injeção: 2 μl; tempo de execução/taxa de fluxo: 6,3 m/3,0 ml/m (método sem separação), 3,8 m/1,5 ml/m (método com separação de 1/25), 3,04 m/1,2 ml/m (método com separação de 1/50). Os FAMEs produzidos são mostrados na Figura 10. A expressão de ES9 por si só em DV2 de E. coli levou à produção de FAME acima da DV2 OP80 de controle. A coexpressão do complexo carboxilase de C. glutamicum acetil-CoA levou a um aumento de 1,5 vez em FAMEs e a expressão adicional da C. glutamicum ligase de proteína biotina levou a um aumento aproximado de 5 vezes em FAMEs. Esses resultados sugerem que o provimento aumentado de malonil-CoA melhora a capacidade de ES9 de converter os intermediários de maquinaria biossintetizante de ácido graxo em ésteres metílicos de ácido graxo em E. coli.[00125] Two transformants from each plasmid were independently inoculated into LB medium supplemented with 100 mg/L spectinomycin and grown for 5 to 8 hours at 32°C. The cultures were diluted 30 times in a minimal medium with the following composition: 0.5 g/l of NaCl, 1 mM of MgSO4 x 7 of H2O, 0.1 mM of CaCl2, 2 g/l of NH4Cl, 3 g /l KH2PO4, 6 g/l Na2HPO4, 1 mg/l thiamine, 1x trace metal solution, 10 mg/l iron citrate, 100 mM Bis-Tris (pH7.0), 30 g/l l of glucose and 100 mg/l of spectinomycin. After overnight growth at 32 °C, cultures were diluted 10-fold in quadruplicate in minimal medium of the same composition, except that the medium contained 1 g/l instead of 2 g/l NH4Cl and was supplemented with 1 mm of IPTG and 2% (v/v) methanol. The resulting cultures were then grown at 32°C on a shaker. The production of fatty acid methyl esters (FAMEs) was analyzed by gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID). Samples were extracted with butyl acetate at a ratio of 1:1 vol/vol. After swirling, the samples were centrifuged and the organic phase was analyzed by gas chromatography (GC). Analysis conditions were as follows: instrument: Trace GC Ultra, Thermo Electron Corporation with a Flame Ionization Detector (FID); column: DB-1 (1% diphenyl siloxane; 99% dimethyl siloxane)
[00126] Ensaio de CoA de cadeia curta: Tubos falcon de 15 ml foram preparados com 0,467 ml de TCA a 10% com crotonil-CoA como padrão interno e sobrepostos com 2 ml de óleo de silicone. Os tubos foram arrefecidos em geral e um caldo de fermentação equivalente a 1 ml de OD600 = 31,2 foi cuidadosamente posto em cima do óleo de silicone. As amostras foram centrifugadas em 11.400 G a 4 °C por quatro ciclos de 4 minutos. Para cada amostra, uma alíquota de 400 ml de TCA/extrato celular foi removida e colocada em um tubo de Eppendorf novo para neutralização com 1 ml de Octilamina (em CHC13). Após o turbilhonamento, as amostras foram centrifugadas por 30 segundos em 13.000 G. 200 ml da camada superior foram filtrados com o uso de um filtro de seringa PTFE de 0,2 um e então submetidos à análise LC- MS/MS. Descrição do meio usado nos experimentos
Solução de Vitaminas Residuais concentradas 1.000 vezes 0,06 g/l de Riboflavina 6 g/l de Niacina 5,4 g/l de Ácido Pantotênico 1,4 g/l de Piridoxina 0,06 g/l de Biotina 0,01 g/l de Ácido Fólico Solução de Metais Residuais concentrados 1.000 vezes 2 ml/l de Ácido clorídrico concentrado 0,5 g/l de Ácido Bórico 1,9 g/l de Sulfato de cobre, pentaidrato, USP 1 g/l de cloreto de zinco anidro 2 g/l de desidrato de molibdenato de sódio 3 g/l de desidrato cloreto de cálcio[00126] Short Chain CoA Assay: 15 ml falcon tubes were prepared with 0.467 ml of 10% TCA with crotonyl-CoA as the internal standard and overlaid with 2 ml of silicone oil. The tubes were generally cooled and a fermentation broth equivalent to 1 ml of OD600 = 31.2 was carefully placed on top of the silicone oil. Samples were centrifuged at 11,400 G at 4 °C for four 4-minute cycles. For each sample, a 400 ml aliquot of TCA/cell extract was removed and placed in a fresh Eppendorf tube for neutralization with 1 ml of Octylamine (in CHCl3). After swirling, the samples were centrifuged for 30 seconds at 13,000 G. 200 ml of the top layer was filtered using a 0.2 µm PTFE syringe filter and then subjected to LC-MS/MS analysis. Description of the medium used in the experiments Concentrated Residual Vitamin Solution 1,000 times 0.06 g/l of Riboflavin 6 g/l of Niacin 5.4 g/l of Pantothenic Acid 1.4 g/l of Pyridoxine 0.06 g/l of Biotin 0.01 g /l of Folic Acid Residual Metals Solution concentrated 1,000
[00127] O impacto da coexpressão do complexo enzimático acetil-CoA carboxilase na produção de Álcool graxo foi avaliada expressando-se a Acil-ACP redutase (AAR) a partir de Synechococcus elongatus (SEQ ID NO: 38) com e sem genes acc em DV2 de E. coli. A configuração de operão accD+ foi selecionada dado que deu o melhor resultado quando coexpressa com éster sintase (consulte exemplo anterior). O operão accDABC-birA foi clonado a jusante do gene aar em pLS9-l85 (um derivado de pCL1920) com o uso da tecnologia Infusion (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA). O plasmídeo resultante foi transformado em DV2 de E. coli e os transformantes correspondentes foram selecionados em placas LB suplementadas com 100 mg/l de espectomicina. Os álcoois graxos produzidos são mostrados na Figura 11. A coexpressão de AAR e accD+ levou a um aumento em 1,5 vez de ca. em titulações de álcool graxo em comparação com o controle somente com AAR (pLS9-185). Os dados foram reproduzíveis (amostras em triplicata foram mostradas). Esses resultados demonstraram que aumentar os níveis de malonil-CoA levou à produção melhorada de ácido graxo quando essa acil-ACP redutase é usada. Adicionalmente, o Exemplo 3 descreve a coexpressão de genes acc junto com operões fab inteiras.[00127] The impact of co-expression of the acetyl-CoA carboxylase enzyme complex on fatty alcohol production was evaluated by expressing Acyl-ACP reductase (AAR) from Synechococcus elongatus (SEQ ID NO: 38) with and without acc genes in E. coli DV2. The accD+ operon configuration was selected as it gave the best result when co-expressed with ester synthase (see previous example). The accDABC-birA operon was cloned downstream of the aar gene into pLS9-185 (a derivative of pCL1920) using Infusion technology (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA). The resulting plasmid was transformed into E. coli DV2 and corresponding transformants were selected on LB plates supplemented with 100 mg/l spectromycin. The fatty alcohols produced are shown in Figure 11. Co-expression of AAR and accD+ led to a 1.5-fold increase in ca. in fatty alcohol titrations compared to the AAR-only control (pLS9-185). Data were reproducible (triplicate samples were shown). These results demonstrated that increasing malonyl-CoA levels led to improved fatty acid production when this acyl-ACP reductase is used. Additionally, Example 3 describes the co-expression of acc genes along with full-length fab operons.
[00128] As estratégias para aumentar o fluxo através da trajetória sintética de ácido graxo em células hospedeiras recombinantes incluem tanto a superexpressão dos genes nativos de E. coli de biossíntese de ácido graxo quanto a expressão de genes exógenos de biossíntese de ácido graxo a partir de diferentes organismos em E. coli. Nesse estudo, os genes biossintetizantes de ácido graxo a partir de diferentes organismos foram combinados com o genoma de DV2 de E. coli (Tabela 3) sob o controle do promotor lacUV5 e integrados no sítio IS5-11. Dezesseis cepas que contêm iFABs 130 a 145 foram avaliadas. A estrutura detalhada de iFABs 130 a 145 é apresentada nas Tabelas 4 e 5. Tabela 4: Componentes de diferente Espécies usados em iFABs 130 a 145 [00128] Strategies to increase the flux through the synthetic fatty acid pathway in recombinant host cells include both the overexpression of native E. coli fatty acid biosynthesis genes and the expression of exogenous fatty acid biosynthesis genes from different organisms in E. coli. In this study, fatty acid biosynthetic genes from different organisms were combined with the E. coli DV2 genome (Table 3) under the control of the lacUV5 promoter and integrated into the IS5-11 site. Sixteen strains containing iFABs 130 to 145 were evaluated. The detailed structure of iFABs 130 to 145 is presented in Tables 4 and 5. Table 4: Components of different species used in iFABs 130 to 145
[00129] Cada "iFAB" incluiu vários genes fab na seguinte ordem: 1) Uma enoil-ACP redutase (BS_fabI, BS_FabL, Vc_FabV ou Ec_FabI); 2) Uma b-cetoacil-ACP sintetase III (St_fabH); 3) Uma malonil-CoA-ACP transacilase (St_fabD); 4) Uma b-cetoacil-ACP redutase (St_fabG); 5) Uma3-hidróxi-acil-ACP desidratase (St_fabA ou St_fabZ); 6) Uma b-cetoacil-ACP sintetase II (Cac_fabF). Deve-se verificar que St_fabA também tem atividade de trans-2, cis-3-decenoil-ACP isomerase e que Cac_fabF tem as atividades de b-cetoacil-ACP sintetase II e b-cetoacil-ACP sintetase I (Zhu et al., BMC Microbiology 9: página 119 (2009)). Consulte a Tabela 5, abaixo, para a composição específica de iFABs 130 a 145. Tabela 5: Composição de iFABs 130 [00129] Each "iFAB" included several fab genes in the following order: 1) An enoyl-ACP reductase (BS_fabI, BS_FabL, Vc_FabV or Ec_FabI); 2) A b-ketoacyl-ACP synthetase III (St_fabH); 3) A malonyl-CoA-ACP transacylase (St_fabD); 4) A b-ketoacyl-ACP reductase (St_fabG); 5) Uma3-hydroxy-acyl-ACP dehydratase (St_fabA or St_fabZ); 6) A b-ketoacyl-ACP synthetase II (Cac_fabF). It should be verified that St_fabA also has trans-2, cis-3-decenoyl-ACP isomerase activity and that Cac_fabF has b-ketoacyl-ACP synthetase II and b-ketoacyl-ACP synthetase I activities (Zhu et al., BMC Microbiology 9: page 119 (2009)). See Table 5, below, for the specific composition of iFABs 130 to 145. Table 5: Composition of iFABs 130
[00130] O plasmídeo pCL_Ptrc_tesA foi transformado em cada uma das cepas e uma fermentação foi desempenhada em meio FA2 com 20 horas da indução para realizar uma colheita tanto a 32 °C quanto a 37 °C. Os dados para a produção de espécies graxas totais a partir de triagens de placa em duplicada são mostrados nas Figuras 12A e 12B. A partir dessa triagem, determinou-se que a melhor construção era DV2 com iFAB138. A sequência de iFAB138 no genoma de EG149 é apresentada como o SEQ ID NO: 19.[00130] The pCL_Ptrc_tesA plasmid was transformed into each of the strains and a fermentation was performed in FA2 medium 20 hours after induction to perform a harvest at either 32 °C or 37 °C. Data for the production of total fatty species from duplicate plate screens are shown in Figures 12A and 12B. From this screening, it was determined that the best construct was DV2 with iFAB138. The iFAB138 sequence in the EG149 genome is shown as SEQ ID NO: 19.
[00131] Um operão fab totalmente sintético foi integrado em cromossomo de E. coli e avaliado para produção aumentada de FAME por expressão em DAM1 pDS57 de E. coli. Adicionalmente, quatro operões accsintéticos de Corynebaterium glutamicum foram coexpressos e avaliados para produtividade melhorada de FAME. Várias cepas que produziam FAMEs em uma taxa mais rápida e em titulações maiores foram obtidas. Os dezesseis operões iFAB diferentes (Tabela 5) foram colocados sob o controle do promotor lacUV5 e integrados no sítio IS5-11 de DAM1 de E. coli. Essas cepas foram nomeadas DAM1 ifab130 a igabl145. As mesmas foram transformadas ou com pDS57 (que contem éster sintase 377) ou com pDS57 que coexpressa versões diferentes de operões acc (consulte acima) para a avaliação de produção FAME. Os plasmídeos exemplificativos são descritos na Tabela 6. Tabela 6: Os plasmídeos que contêm éster Sintase ES9 (de Marinobacter hidrocarbonclasticus) e operões accsintéticos (de Corynebactrium glutamicum) pDS57 = pCL_ptrc- ES9[00131] A fully synthetic fab operon was integrated into E. coli chromosome and evaluated for increased production of FAME by expression in E. coli DAM1 pDS57. Additionally, four accynthetic operons from Corynebaterium glutamicum were co-expressed and evaluated for improved productivity of FAME. Several strains that produced FAMEs at a faster rate and at higher titers were obtained. The sixteen different iFAB operons (Table 5) were placed under the control of the lacUV5 promoter and integrated into the IS5-11 site of E. coli DAM1. These strains were named DAM1 ifab130 to igabl145. They were transformed either with pDS57 (which contains ester synthase 377) or with pDS57 which co-expresses different versions of acc operons (see above) for the evaluation of FAME production. Exemplary plasmids are described in Table 6. Table 6: Plasmids containing ES9 Synthase ester (from Marinobacter hydrocarbonclasticus) and accsynthetic operons (from Corynebactrium glutamicum) pDS57 = pCL_ptrc-ES9
[00132] As cepas ifab de DAM1 foram analisadas em placas de 96 cavidades (meio 4NBT), frascos de agitação (meio 5NBT) (consulte acima para descrição do meio) e em fermentadores a 32 °C. Os melhores resultados foram obtidos em placas de 96 cavidades e em frascos de agitação, em que várias ifab de DAM1 com plasmídeos pDS57-acc-birA mostraram titulações maiores de FAME. Em particular, ifab131, ifab135, ifab137, ifab138 e ifab143 de DAM1 com pDS57- accDACB-birA mostraram titulações melhorados de 20 a 40%, o que indica que atingiu-se um maior fluxo através das trajetórias de ácido graxo nessas cepas, o que resultou em uma taxa de formação de produto melhor (esses resultados foram reproduzíveis em vários experimentos independentes).[00132] DAM1 ifab strains were analyzed in 96-well plates (4NBT medium), shake flasks (5NBT medium) (see above for medium description) and in fermenters at 32°C. The best results were obtained in 96-well plates and in shake flasks, where several DAM1 ifabs with pDS57-acc-birA plasmids showed higher FAME titers. In particular, ifab131, ifab135, ifab137, ifab138 and ifab143 from DAM1 with pDS57-accDACB-birA showed improved titers of 20 to 40%, indicating that greater flux through fatty acid pathways was achieved in these strains, which resulted in a better product formation rate (these results were reproducible in several independent experiments).
[00133] As estratégias para aumentar o fluxo através da trajetória sintética de ácido graxo em células hospedeiras recombinantes incluem tanto a superexpressão de genes nativos de biossíntese de ácido graxo quanto a expressão de genes heterólogos de biossíntese de ácido graxo. FabH e fabI são duas enzimas biossintetizantes de ácido graxo que demonstrou-se serem inibidas por retroalimentação (Heath e Rock, JBC 271 : páginas 1833 a 1836 (1996)). Um estudo foi conduzido para determinar se FabH e FabI podem ser limitantes da taxa de produção de FAME. Os homólogos de fabH e fabI (de E. coli, B. subtilis, ADP1 de Acinetobacter baylyi, VT8 de Marinobacter aquaeoli e Rhodococcus opacus) foram superexpressos como um operão sintético e avaliados em DAM1 pDS57 de E. coli (uma cepa que observou-se ser uma boa produtora de FAME). Em uma abordagem, os operões fabH e fabI foram construídos a partir de organismos que acumulam ceras (A. baylyi, M. aquaeoli) ou triacilglicerídeos (R. opacus) e integrados no cromossomo de DAM1 pDS57 de E. coli. Em uma abordagem relacionada, operões accsintéticos de C. glutamicum foram coexpressos (conforme descrito no Exemplo 2, acima). Onze operões fabHI diferentes foram construídos (dispostos in vitro) conforme resumido na Tabela 7. Os operões fabHI foram colocados sobre o controle de promotor lacUV5 induzível por IPTG e integrados no sítio IS5-11 de DAM1 de E. coli. Essas cepas foram nomeadas conforme mostrado na Tabela abaixo. As mesmas foram transformadas ou com pDS57 (que contém éster sintase 377) ou com pDS57 que coexpressa versões diferentes de operões acc para a avaliação da produção de FAME. Tabela 7: Genótipo de Operões fabHI Integrados Bs: Bacillus subtilis; Ec: Escherichia coli; ADP1 Acinetobacter sp. ADP1; VT8: Marinobacter aquaeolei VT8; Ro: Rhodococcus opacus B4[00133] Strategies to increase flux through the synthetic fatty acid pathway in recombinant host cells include both the overexpression of native fatty acid biosynthesis genes and the expression of heterologous fatty acid biosynthesis genes. FabH and fabI are two fatty acid biosynthetic enzymes that have been shown to be inhibited by feedback (Heath and Rock, JBC 271: pages 1833 to 1836 (1996)). A study was conducted to determine whether FabH and FabI may be rate limiting for FAME production. The fabH and fabI homologues (from E. coli, B. subtilis, ADP1 from Acinetobacter baylyi, VT8 from Marinobacter aquaeoli and Rhodococcus opacus) were overexpressed as a synthetic operon and evaluated in DAM1 pDS57 from E. coli (a strain that observed to be a good FAME producer). In one approach, the fabH and fabI operons were constructed from organisms that accumulate wax (A. baylyi, M. aquaeoli) or triacylglycerides (R. opacus) and integrated into the E. coli DAM1 pDS57 chromosome. In a related approach, accsynthetic operons from C. glutamicum were co-expressed (as described in Example 2, above). Eleven different fabHI operons were constructed (arranged in vitro) as summarized in Table 7. The fabHI operons were placed over the IPTG-inducible lacUV5 promoter control and integrated into the IS5-11 site of E. coli DAM1. These strains were named as shown in the Table below. They were transformed either with pDS57 (which contains ester synthase 377) or with pDS57 that co-expresses different versions of acc operons for the evaluation of FAME production. Table 7: Genotype of Integrated fabHI Operons Bs: Bacillus subtilis; Ec: Escherichia coli; ADP1 Acinetobacter sp. ADP1; VT8: Marinobacter aquaeolei VT8; Ro: Rhodococcus opacus B4
[00134] As cepas ifabHI DAM1 foram analisadas em placas de 96 cavidades (em meio 4NBT), frascos de agitação (em meio 5NBT) e em fermentadores a 32 °C. Em um frasco de agitação, várias cepas ifabHI que portam o plasmídeo pDS57 tiveram melhor desempenho do que a cepa de controle DAM1 pDS57, atingindo de 10 a 15% de titulações de FAME maiores (Figura 13). Um aumento adicional em titulações de FAME foi obtido quando cepas ifabHI foram transformadas com plasmídeos pDS57-acc-birA, em particular um aumento de 50% em titulações de FAME foi observado na cepa StEP156 (DAM1 IS5-11::1acUV5(ecRBS)ADPlfabH(ecRBS)ADP1fabI pDS57-accDACB- birA) (Figura 14).[00134] ifabHI DAM1 strains were analyzed in 96-well plates (in 4NBT medium), shake flasks (in 5NBT medium) and in fermenters at 32 °C. In a shake flask, several ifabHI strains carrying the pDS57 plasmid performed better than the control DAM1 pDS57 strain, achieving 10 to 15% higher FAME titers (Figure 13). A further increase in FAME titers was obtained when ifabHI strains were transformed with pDS57-acc-birA plasmids, in particular a 50% increase in FAME titers was observed in the StEP156 strain (DAM1 IS5-11::1acUV5(ecRBS)ADPlfabH (ecRBS)ADP1fabI pDS57-accDACB-birA) (Figure 14).
[00135] Algumas das cepas com ifabHI foram executadas em fermentadores, em que um aumento em titulações de FAME, especificamente de produtividade e rendimento, foram também observadas (Figura 15), o que indica que nessas cepas, obteve-se um fluxo maior através de trajetória de ácido graxo, o que resultou em uma taxa de formação de produto melhor. Em particular, stEP129 (DAM1 5- 11::UV5(ecRBS)ADPlfabH(ecRBS)ADP1fabI pDS57) mostrou titulações maiores de FAME e rendimento em várias execuções independentes de fermentação. Outras combinações de fabH e fabI podem ser usadas para atingir efeitos similares. Apesar de FAME ser exemplificado aqui, essa abordagem para alterar genes biossintetizantes de ácido graxo é uma abordagem útil para aumentar a produção de qualquer derivado de ácido graxo.[00135] Some of the strains with ifabHI were run in fermenters, where an increase in FAME titers, specifically productivity and yield, were also observed (Figure 15), which indicates that in these strains, a higher flow through of fatty acid trajectory, which resulted in a better product formation rate. In particular, stEP129 (DAM15-11::UV5(ecRBS)ADPlfabH(ecRBS)ADP1fabI pDS57) showed higher FAME titers and yield in several independent fermentation runs. Other combinations of fabH and fabI can be used to achieve similar effects. Although FAME is exemplified here, this approach to altering fatty acid biosynthetic genes is a useful approach to increasing the production of any fatty acid derivative.
[00136] O promotor lacUV5 de iFAB 138 foi substituído por um promotor T5 (SEQ ID NO: 2) o que levou a níveis maiores de expressão de iFAB 138, conforme confirmado por análise de mRNA. A expressão de iFAB138 do promotor T5 resultou em uma maior titulação, rendimento e produtividade de ésteres graxos. A cepa shu.002 (Tabela 3) é isogênica à cepa BD64 (Tabela 3), exceto por conter o promotor T5 no controle da expressão do operão iFAB138 (SEQ ID NO: 19). Tabela 8: Iniciadores usados para Gerar Cassette iT5 138 e Verificar sua Inserção em Novas Cepas [00136] The lacUV5 promoter of iFAB 138 was replaced by a T5 promoter (SEQ ID NO: 2) which led to higher levels of expression of iFAB 138, as confirmed by mRNA analysis. The expression of iFAB138 from the T5 promoter resulted in higher titration, yield and productivity of fatty esters. The shu.002 strain (Table 3) is isogenic to the BD64 strain (Table 3), except that it contains the T5 promoter controlling the expression of the iFAB138 operon (SEQ ID NO: 19). Table 8: Initiators Used to Generate Cassette iT5 138 and Verify Their Insertion into New Strains
[00137] Os iniciadores DG405 e DG406 (Tabela 8) foram usados para amplificar um cassette promotor cat-loxP e T5 com a adição de 50 bp de homologia a cada extremidade do produto de PCR, de forma que pudessem ser integrados em qualquer cepa substituindo a expressão reguladora do promotor lacUV5 do operão iFAB138. O promotor cat-loxP-T5 foi transformado na cepa BD64/pKD46. Os transformantes foram recuperados em placas LB + cloranfenicol a 37 °C durante a noite, juntados a uma nova placa LB + cloranfenicol e verificados por PCR de colônia com o uso dos iniciadores DG422 e DG423. O plasmídeo pJW168 (Palmeros et al, Gene 247: páginas 255 a 264 (2000)) foi transformado na cepa BD64 i-cat-loxP-T5_138 e selecionado em placas LB + carbenicilina a 32 °C. A fim de remover o marcador cat, a expressão da cre-recombinase foi induzida por IPTG. O plasmídeo pJW168 foi removido por culturas em desenvolvimento a 42 °C. As colônias foram juntadas em LB + cloranfenicol e LB + carbenicilina para verificar a perda de pJW168 e a remoção do marcador cat, respectivamente. A colônia foi também juntada em LB como um controle positivo, todas as placas juntadas foram incubadas a 32 °C. A remoção do marcador cat foi confirmada por PCR de colônia com o uso de iniciadores DG422 e DG423. O produto resultante do PCR foi verificado por sequenciamento com iniciadores EG744, EG749 e oTREE047, a cepa foi chamada de shu.002. A Figura 16 mostra o lócus iFAB138: um diagrama do cassette cat- loxP-PT5 integrado na frente da FAB 138 (Figura 16 A) e um diagrama da região PT5_IFAB138 (Figura 16B). A sequência do promotor cat-loxP-T5 integrado na frente do iFAB138 com homologia ao sítio de integração é apresentada como SEQ ID NO: 1 e a sequência da região promotora iT5_FAB138 com homologia ao sítio de integração é apresentada como o SEQ ID NO: 2. Há várias condições que podem levar ao aumento de fluxo de ácido graxo. Nesse exemplo, o fluxo de ácido graxo aumentado foi atingido alterando-se a força do promotor do operão iFAB138. A expressão de iFAB138 a partir do promotor T5 foi benéfica, em todo caso, quando essa alteração de promotor foi combinada com a inserção do cassette yijP::Tn5, melhorias adicionais foram observadas em titulação, rendimento e produtividade de ésteres de ácido graxo e de outros derivados de ácido graxo (dados não mostrados).[00137] The primers DG405 and DG406 (Table 8) were used to amplify a cat-loxP and T5 promoter cassette with the addition of 50 bp of homology to each end of the PCR product, so that they could be integrated into any strain by replacing the regulatory expression of the lacUV5 promoter of the iFAB138 operon. The cat-loxP-T5 promoter was transformed into the BD64/pKD46 strain. The transformants were recovered on LB + chloramphenicol plates at 37 °C overnight, added to a new LB + chloramphenicol plate and verified by colony PCR using primers DG422 and DG423. Plasmid pJW168 (Palmeros et al, Gene 247: pages 255 to 264 (2000)) was transformed into strain BD64 i-cat-loxP-T5_138 and selected on LB + carbenicillin plates at 32°C. In order to remove the cat tag, cre-recombinase expression was induced by IPTG. Plasmid pJW168 was removed by growing cultures at 42°C. Colonies were pooled in LB + chloramphenicol and LB + carbenicillin to verify pJW168 loss and cat marker removal, respectively. The colony was also pooled in LB as a positive control, all pooled plates were incubated at 32°C. Removal of the cat marker was confirmed by colony PCR using primers DG422 and DG423. The resulting PCR product was verified by sequencing with primers EG744, EG749 and oTREE047, the strain was named shu.002. Figure 16 shows the iFAB138 locus: a diagram of the cat-loxP-PT5 cassette integrated in front of the FAB 138 (Figure 16A) and a diagram of the PT5_IFAB138 region (Figure 16B). The cat-loxP-T5 promoter sequence integrated in front of iFAB138 with homology to the integration site is shown as SEQ ID NO: 1 and the sequence of the iT5_FAB138 promoter region with homology to the integration site is shown as SEQ ID NO: 2 There are several conditions that can lead to increased flow of fatty acid. In this example, increased fatty acid flux was achieved by changing the promoter strength of the iFAB138 operon. The expression of iFAB138 from the T5 promoter was beneficial, in any case, when this promoter change was combined with the insertion of the yijP::Tn5 cassette, further improvements were observed in titration, yield and productivity of fatty acid esters and other fatty acid derivatives (data not shown).
[00138] As mutações ilvG e rph foram corrigidas nessa cepa, o que resultou em maior produção de FFA. As cepas EG149 e V668 (Tabela 3) foram transformadas com pCL_Ptrc_tesA. A fermentação foi desempenhada a 32 °C em meio FA2 por 40 horas para comparar a produção de FFA das cepas EG149 e V668 com pCL_Ptrc_tesA. Corrigir as mutações rph e ilvG resultou em um aumento de 116% na produção de FFA da cepa base com pCL_Ptrc_tesA. Conforme visto na Figura 17, V668/ pCL_Ptrc_tesA produziu mais FFA do que a EG149/ pCL_Ptrc_tesA de controle. Dado que FFA é um precursor aos produtos LS9, a produção maior de FFA é um bom indicador de que a nova cepa pode produzir níveis maiores de produtos LS9.[00138] The ilvG and rph mutations were corrected in this strain, which resulted in increased production of FFA. Strains EG149 and V668 (Table 3) were transformed with pCL_Ptrc_tesA. Fermentation was performed at 32 °C in FA2 medium for 40 hours to compare the FFA production of strains EG149 and V668 with pCL_Ptrc_tesA. Correcting the rph and ilvG mutations resulted in a 116% increase in FFA production from the base strain with pCL_Ptrc_tesA. As seen in Figure 17, V668/pCL_Ptrc_tesA produced more FFA than the control EG149/pCL_Ptrc_tesA. Given that FFA is a precursor to LS9 products, higher production of FFA is a good indicator that the new strain can produce higher levels of LS9 products.
[00139] Para melhorar a titulação, o rendimento e a produtividade da produção de álcool graxo por E. coli, a mutagênese de transpóson e a triagem de alta vazão foram desempenhadas e mutações benéficas foram sequenciadas. Mostrou-se que uma inserção de transpóson na cepa melhora o rendimento de álcool graxo da cepa tanto em fermentações de frasco de agitação quanto de batelada alimentada. A cepa SL313 produz álcoois graxos. O genótipo dessa cepa é fornecido na Tabela 3. Os clones de transpóson foram então submetidos à triagem de alta vazão para medir a produção de álcoois graxos. Brevemente, as colônias foram pescadas em placas de cavidades profundos que contêm LB, desenvolvidas durante a noite, inoculadas em LB novo e desenvolvidas por 3 horas, inoculadas em meio FA2.1 novo, desenvolvidas por 16 horas e então extraídas com o uso de acetato butílico. O extrato bruto foi derivado com BSTFA (N,0- bis[Trimetilsilil]trifluoroacetamida) e analisado com o uso de GC/FID. A espectomicina (100mg/l) foi incluída em todos os meios para manter a seleção do plasmídeo pDG109. As colocações foram selecionadas escolhendo-se os clones que produziram espécies graxas totais similares à cepa de controle SL313, mas que tiveram uma porcentagem maior de espécies de álcool graxo e uma porcentagem menor de ácidos graxos livres do que o controle. A cepa 68F11 foi identificada como uma colocação e foi validada em uma fermentação em frasco de agitação com o uso de meio FA2.1. Uma comparação da colocação de transpóson 68F11 com a cepa de controle SL313 indicou que 68F11 produz uma maior porcentagem de espécies de álcool graxo do que o controle, apesar de ambas as cepas produzirem titulações similares de espécies graxas totais. Uma única colônia da colocação 68F11, chamada de LC535, foi sequenciada para identificar a localização da inserção de transpóson. Brevemente, o DNA genômico foi purificado a partir de uma cultura LB de 10 ml durante a noite com o uso do conjunto ZR Fungal/Bacterial DNA MiniPrep™ (Zymo Research Corporation, Irvine, CA) de acordo com as instruções do fabricante. O DNA genômico purificado foi sequenciado em direção ao lado de fora a partir do transpóson com o uso de iniciadores internos ao transpóson: DG150 5'-GCAGTTATTGGTGCCCTTAAACGCCTGGTTGCTACGCCTG-3'(SEQ ID NO: 27) DG131 5'-GAGCCAATATGCGAGAACACCCGAGAA-3' (SEQ ID NO: 28)[00139] To improve the titration, yield and productivity of fatty alcohol production by E. coli, transposon mutagenesis and high-throughput screening were performed and beneficial mutations were sequenced. An insertion of transposon into the strain has been shown to improve the strain's fatty alcohol yield in both shake flask and fed-batch fermentations. The SL313 strain produces fatty alcohols. The genotype of this strain is given in Table 3. The transposon clones were then subjected to high-flow screening to measure the production of fatty alcohols. Briefly, colonies were fished into deep well plates containing LB, grown overnight, inoculated into fresh LB and grown for 3 hours, inoculated into fresh FA2.1 medium, grown for 16 hours and then extracted using acetate. butyl. The crude extract was derived with BSTFA (N,0-bis[Trimethylsilyl]trifluoroacetamide) and analyzed using GC/FID. Spectomycin (100mg/l) was included in all media to maintain plasmid pDG109 selection. Placements were selected by choosing clones that produced total fatty species similar to the control strain SL313, but had a higher percentage of fatty alcohol species and a lower percentage of free fatty acids than the control. Strain 68F11 was identified as a placement and was validated in a shake flask fermentation using FA2.1 medium. A comparison of transposon placement 68F11 with the control strain SL313 indicated that 68F11 produces a higher percentage of fatty alcohol species than the control, despite both strains producing similar titers of total fatty species. A single colony of placement 68F11, called LC535, was sequenced to identify the location of the transposon insert. Briefly, genomic DNA was purified from a 10 ml overnight LB culture using the ZR Fungal/Bacterial DNA MiniPrep™ Kit (Zymo Research Corporation, Irvine, CA) according to the manufacturer's instructions. Purified genomic DNA was sequenced outwards from the transposon using transposon-internal primers: DG150 5'-GCAGTTATTGGTGCCCTTAAACGCCTGGTTGCTACGCCTG-3'(SEQ ID NO: 27) DG131 5'-GAGCCAATATGCGAGAACACCCGAGAA-3' (SEQ ID NO: 28)
[00140] Determinou-se que a cepa LC535 tem uma inserção de transpóson no gene yijP (Figura 18), sendo que o yijP codifica uma proteína conservada de membrana interna da qual a função é desconhecida. O gene yijP é em um operão e cotranscrito com o gene ppc, que codifica fosfoenolpiruvato carboxilase e o gene yijO, que codifica um regulador transcricional predito de ligação de DNA de função desconhecida. Os promotores internos ao transpóson provavelmente têm efeitos no nível e na temporização da transcrição de yijP, ppc e yijO e podem ter também efeitos nos genes adjacentes frwD, pflC, pfld e argE. Os promotores internos ao cassette de transpóson são mostrados na Figura 18 e podem ter efeitos na expressão gênica adjacente. A cepa LC535 foi avaliada em uma fermentação de batelada alimentada em duas datas diferentes. Ambas as fermentações demonstraram que LC535 produziu álcoois graxos com um rendimento maior do que o controle SL313 e que a melhora de 1,3 a 1,9% em rendimento absoluto com base na admissão de carbono. O cassette de transpóson yijP foi adicionalmente avaliado em uma cepa V940 diferente, que produziu álcool graxo em um rendimento maior do que a cepa SL313. O cassette yijP::Tn5-cat foi amplificado a partir da cepa LC535 com o uso dos iniciadores: LC277 5'-CGCTGAACGTATTGCAGGCCGAGTTGCTGCACCGCTCCCGCCAGGCAG- 3' (SEQ ID NO: 29) LC278 5'- GGAATTGCCACGGTGCGGCAGGCTCCATACGCGAGGCCAGGTTATCCAACG-3' (SEQ ID NO: 30)[00140] Strain LC535 was determined to have a transposon insertion in the yijP gene (Figure 18), with yijP encoding a conserved inner membrane protein whose function is unknown. The yijP gene is in an operon and co-transcribed with the ppc gene, which encodes phosphoenolpyruvate carboxylase, and the yijO gene, which encodes a predicted transcriptional regulator of DNA binding of unknown function. Transposon-internal promoters likely have effects on the transcriptional level and timing of yijP, ppc, and yijO and may also have effects on adjacent genes frwD, pflC, pfld, and argE. Promoters internal to the transposon cassette are shown in Figure 18 and may have effects on adjacent gene expression. Strain LC535 was evaluated in a batch fermentation fed on two different dates. Both fermentations demonstrated that LC535 produced fatty alcohols with a higher yield than the control SL313 and that 1.3 to 1.9% improvement in absolute yield based on carbon input. The yijP transposon cassette was further evaluated on a different V940 strain, which produced fatty alcohol in a higher yield than the SL313 strain. The yijP::Tn5-cat cassette was amplified from strain LC535 using the primers: LC277 5'-CGCTGAACGTATTGCAGGCCGAGTTGCTGCACCGCTCCCGCCAGGCAG- 3' (SEQ ID NO: 29) LC278 5'- GGAATTGCCACGGQCGGCAGGCTCCATACGCGAGGCCAGGTTATCCAACG-3' (SEQ ID NO: 29) )
[00141] Esse DNA linear foi eletroporado na cepa SL571 e integrado no cromossomo com o uso do sistema de recombinação lambda red. As colônias foram triadas com o uso de iniciadores fora da região transpóson: DG407 5'-AATCACCAGCACTAAAGTGCGCGGTTCGTTACCCG-3' (SEQ ID NO: 31) DG408 5'-ATCTGCCGTGGATTGCAGAGTCTATTCAGCTACG-3' (SEQ ID NO: 32)[00141] This linear DNA was electroporated into the SL571 strain and integrated into the chromosome using the lambda red recombination system. Colonies were sorted using primers outside the transposon region: DG407 5'-AATCACCAGCACTAAAGTGCGCGGTTCGTTACCCG-3' (SEQ ID NO: 31) DG408 5'-ATCTGCCGTGGATTGCAGAGTCTATTCAGCTACG-3' (SEQ ID NO: 32)
[00142] Uma colônia com o cassette de transpóson yijP correto foi transformada com o plasmídeo pV171.1 de produção para produzir a cepa D851. A D851 foi testada em uma fermentação em frasco de agitação contra a cepa V940 que não contêm o cassette de transpóson yijP. O resultado dessa fermentação mostrou que o cassette de transpóson yijP confere a produção de um percentual maior de álcool graxo pela cepa D851 em relação à cepa V940 e produz titulações similares de espécies graxas totais à cepa de controle V940. A cepa D851 foi avaliada em uma fermentação de batelada alimentada em duas datas diferentes. Os dados dessas fermentações são mostrados na Tabela 9 que ilustra que nas fermentações de batelada alimentada de 5 litros, as cepas com a inserção de transpóson yijP::Tn5-cat teve um aumento no rendimento de espécies graxas totais ("FAS") e um aumento no percentual de álcool graxo ("FALC "). Os termos "espécies graxas totais" e "produto total de ácido graxo" podem ser usados de maneira intercambiável no presente documento como uma referência à quantidade de álcoois graxos livres, aldeídos graxos e ácidos graxos conforme avaliado por GC-FID conforme descrito no Pedido de Patente Internacional WO 2008/119082. Os mesmos termos podem ser usados para significar ésteres graxos e ácidos graxos livres quando em referência a uma análise de éster graxo. Conforme usado no presente documento, o termo "ésteres graxos" inclui beta hidróxi ésteres. Tabela 9: Efeito da inserção de transpóson yijP na titulação e no rendimento de FAS e FALC [00142] A colony with the correct yijP transposon cassette was transformed with the production plasmid pV171.1 to produce the D851 strain. D851 was tested in a shake flask fermentation against strain V940 that did not contain the yijP transposon cassette. The result of this fermentation showed that the transposon cassette yijP confers the production of a higher percentage of fatty alcohol by the strain D851 in relation to the strain V940 and produces similar titers of total fatty species to the control strain V940. Strain D851 was evaluated in a batch fermentation fed on two different dates. Data from these fermentations are shown in Table 9 which illustrates that in the 5 liter fed-batch fermentations, strains with the transposon insertion yijP::Tn5-cat had an increase in total fatty species ("FAS") yield and a increase in the percentage of fatty alcohol ("FALC"). The terms "total fatty species" and "total fatty acid product" may be used interchangeably herein to refer to the amount of free fatty alcohols, fatty aldehydes and fatty acids as evaluated by GC-FID as described in the Application for International Patent WO 2008/119082. The same terms can be used to mean fatty esters and free fatty acids when referring to a fatty ester analysis. As used herein, the term "fatty esters" includes beta hydroxy esters. Table 9: Effect of yijP transposon insertion on titration and yield of FAS and FALC
[00143] Para determinar a produção de ácido graxo e derivados de ácido graxo em tanque, um frasco de glicerol da cepa desejada foi usado para inocular 20 ml de LB + espectomicina em frasco de agitação e incubado a 32 °C por aproximadamente seis horas. 4 ml da cultura de LB foram usados para inocular 125 ml de Inóculo de baixo PFA (abaixo), que foi então incubado a 32 °C em agitador durante a noite. 50 ml da cultura feita durante a noite foram usados para inocular 1 litro de Meio de Tanque. Os tanques foram executados em pH 7,2 e a 30,5 °C sob condições estáticas de pH com uma máxima taxa de alimentação de glicose de 16 g/l/h. Tabela 10: Inóculo de baixo PFA: [00143] To determine the production of fatty acid and fatty acid derivatives in a tank, a vial of glycerol of the desired strain was used to inoculate 20 ml of LB + spectromycin in a shake flask and incubated at 32 °C for approximately six hours. 4 ml of the LB culture was used to inoculate 125 ml of Low PFA Inoculum (below), which was then incubated at 32°C on a shaker overnight. 50 ml of the overnight culture was used to inoculate 1 liter of Tank Medium. The tanks were run at pH 7.2 and 30.5 °C under static pH conditions with a maximum glucose feed rate of 16 g/l/h. Table 10: Low PFA Inoculum:
[00144] Estudos adicionais sugerem que a titulação e o rendimento melhorados de FAS e FALC nas cepas com a inserção de transpóson yijP é devido à redução na atividade de fosfoenolpiruvato carboxilase (ppc). Um ensaio de enzima ppc foi desempenhado in vitro nas seguintes cepas para avaliar essa hipótese. 1) Δppc = DG14 (LC942 Δppc::cat-sacB/pLC56) 2) wt-ppc = DG16 (LC942/pLC56) 3) yijP::Tn5 = DG18 (LC942 yijP::Tn5-cat/pLC56)[00144] Additional studies suggest that the improved titration and yield of FAS and FALC in strains with the yijP transposon insertion is due to the reduction in phosphoenolpyruvate carboxylase (ppc) activity. A ppc enzyme assay was performed in vitro on the following strains to evaluate this hypothesis. 1) Δppc = DG14 (LC942 Δppc::cat-sacB/pLC56) 2) wt-ppc = DG16 (LC942/pLC56) 3) yijP::Tn5 = DG18 (LC942 yijP::Tn5-cat/pLC56)
[00145] A atividade Ppc foi medida em células desenvolvidas em uma fermentação em frasco de agitação com o uso de um protocolo padrão de frasco de agitação em meio FA2.3 (descrito acima) e colhido de 12 a 16 horas após a indução. Aproximadamente 5 ml de células foram centrifugados e a pasta celular foi suspensa no BugBuster Protein Extraction Reagent (Novagen) com uma solução de coquetel de inibidor de protease. A suspensão celular foi incubada com agitação leve em um agitador por 20 minutos. Os resíduos celulares insolúveis foram removidos por centrifugação a 16.000 G por 20 minutos a 4 °C e depois o sobrenadante foi transferido a um novo tubo. A atividade ppc no lisado celular foi determinada por uma reação de acoplamento com citrato sintase com o uso da seguinte mistura de reação: acetil-CoA 0,4 mM, fosfoenolpiruvato 10 mM, monobromobimano 0,5 mM, MgCl2 5 mM, NaHCO3 10 mM e 10 unidades de citrato sintase de coração suíno em Tris-HCl a 100 mM (pH 8,0). A formação de CoA na reação com citrato sintase com o uso de oxaloacetato e acetil-CoA foi monitorada fotometricamente com o uso de derivação fluorescente de CoA com monobromobimano. Os resultados do ensaio de Ppc mostraram que o cassette de transpóson yijP::Tn5-cat diminuiu a atividade Ppc na célula em 2,7 vezes em comparação com células do tipo selvagem. As células com deleção de ppcnão se desenvolveram bem e a atividade foi aproximadamente 10 vezes menor do que as células de tipo selvagem. Os resultados também indicaram que o rendimento da produção de álcool graxo mais alto requer um nível de expressão de Ppc menor do que o nível de tipo selvagem. Os dados proteômicos foram coletados para determinar a abundância da proteína Ppc nas duas cepas com e sem o cassette de transpóson yijP::Tn5-cat. As amostras de proteína foram coletadas a partir das cepas V940 e D851 desenvolvidas em biorreatores sob condições padrão de produção de álcool graxo (descritas acima). As amostras foram tomadas em dois momentos diferentes: 32 e 48 horas e preparadas para análise.[00145] Ppc activity was measured in cells grown in a shake flask fermentation using a standard shake flask protocol in FA2.3 medium (described above) and harvested 12 to 16 hours after induction. Approximately 5 ml of cells were centrifuged and the cell paste was suspended in the BugBuster Protein Extraction Reagent (Novagen) with a protease inhibitor cocktail solution. The cell suspension was incubated with gentle shaking on a shaker for 20 minutes. Insoluble cell debris was removed by centrifugation at 16,000G for 20 minutes at 4°C and then the supernatant was transferred to a new tube. The ppc activity in the cell lysate was determined by a citrate synthase coupling reaction using the following reaction mixture: 0.4 mM acetyl-CoA, 10 mM phosphoenolpyruvate, 0.5 mM monobromobimane, 5 mM MgCl2, 10 mM NaHCO3 and 10 units of porcine heart citrate synthase in 100 mM Tris-HCl (pH 8.0). CoA formation in the reaction with citrate synthase using oxaloacetate and acetyl-CoA was monitored photometrically using fluorescent shunt of CoA with monobromobimane. The results of the Ppc assay showed that the yijP::Tn5-cat transposon cassette decreased Ppc activity in the cell by 2.7-fold compared to wild-type cells. The ppc-deleted cells did not develop well and the activity was approximately 10-fold lower than wild-type cells. The results also indicated that the highest yield of fatty alcohol production requires a lower Ppc expression level than the wild-type level. Proteomic data were collected to determine the abundance of Ppc protein in the two strains with and without the yijP::Tn5-cat transposon cassette. Protein samples were collected from strains V940 and D851 grown in bioreactors under standard fatty alcohol production conditions (described above). Samples were taken at two different times: 32 and 48 hours and prepared for analysis.
[00146] A coleta de amostra e o isolamento de proteína foram desempenhados conforme segue:[00146] Sample collection and protein isolation were performed as follows:
[00147] 20 ml de caldo de fermentação foram coletados de cada biorreator em cada momento. As amostras foram arrefecidas bruscamente com PBS em temperaturas geladas e coletadas por centrifugação (4.500 rpm/10 minutos) a 4 °C. Grânulos celulares foram lavados com PBS em temperaturas geladas, centrifugados uma vez a mais e armazenados a -80 °C para processamento adicional.[00147] 20 ml of fermentation broth were collected from each bioreactor at each time point. Samples were quenched with PBS at freezing temperatures and collected by centrifugation (4,500 rpm/10 minutes) at 4°C. Cell pellets were washed with PBS at ice-cold temperatures, centrifuged once more and stored at -80°C for further processing.
[00148] A extração total de proteína foi efetivada com o uso de um protocolo de prensa francesa. Brevemente, os grânulos de célula foram ressuspensos em 7 ml de PBS em temperaturas geladas e submetidos à prensa francesa a 2.000 psi duas vezes para assegurar o lise completo das bactérias. As amostras foram centrifugadas por 20 minutos a 10.000 rpm a 4 °C para separar células não lisadas e resíduos celulares da fração de proteína. A concentração total de proteína de lisado claro foi determinada com o uso de Reagente de Ensaio de proteína BCA. As amostras foram diluídas até uma concentração de 2 mg proteínas/ml e congeladas a -80 °C.[00148] Total protein extraction was carried out using a French press protocol. Briefly, the cell pellets were resuspended in 7 ml of PBS at ice-cold temperatures and French pressed at 2000 psi twice to ensure complete lysis of the bacteria. Samples were centrifuged for 20 minutes at 10,000 rpm at 4 °C to separate unlysed cells and cellular debris from the protein fraction. The total protein concentration of clear lysate was determined using BCA Protein Assay Reagent. Samples were diluted to a concentration of 2 mg protein/ml and frozen at -80°C.
[00149] As amostras foram ressuspensas no tampão apropriado e tripsinizadas durante a noite a 37 °C e liofilizadas. As amostras fragmentadas de proteína foram identificadas com ácido acético de metilpiperazina isotopicamente enriquecida em temperatura ambiente por 30 minutos. As amostras identificadas foram separadas com o uso de cromatografia de líquido de troca catiônica e submetidas à análise de espectrometria de massa com o uso de um espectrômetro de massa de armadilha iônica. Os dados brutos foram normalizados com o uso de subtração de fundo e correção do viés.[00149] Samples were resuspended in the appropriate buffer and trypsinized overnight at 37°C and lyophilized. The fragmented protein samples were identified with isotopically enriched methylpiperazine acetic acid at room temperature for 30 minutes. The identified samples were separated using cation exchange liquid chromatography and subjected to mass spectrometry analysis using an ion trap mass spectrometer. Raw data were normalized using background subtraction and bias correction.
[00150] Os dados proteômicos mostraram uma redução significativa na abundância relativa de proteína Ppc na cepa D851 quando em comparação com V940 em 32 horas e 48 horas. A D851 teve aproximadamente 15% dos níveis de Ppc da V940 em 32 horas e aproximadamente 35% dos níveis de Ppc de V940 em 48 horas. Esses dados mostraram que o cassette de transpóson yijP::Tn5-cat resultou em uma redução significativa na abundância de Ppc na célula. Isso sugere que os benefícios observados à produção de álcool graxo por cepas que portam a colocação de transpóson yijP::Tn5-cat é devido à redução da quantidade da proteína Ppc.[00150] The proteomic data showed a significant reduction in the relative abundance of Ppc protein in strain D851 when compared to V940 at 32 hours and 48 hours. D851 had approximately 15% of V940's Ppc levels at 32 hours and approximately 35% of V940's Ppc levels at 48 hours. These data showed that the yijP::Tn5-cat transposon cassette resulted in a significant reduction in the abundance of Ppc in the cell. This suggests that the observed benefits to the production of fatty alcohol by strains that carry the yijP::Tn5-cat transposon placement is due to the reduction in the amount of the Ppc protein.
[00151] Esses resultados sugerem que alterar a atividade ppc pode melhorar o rendimento de derivados de ácido graxo. Há várias maneiras de alterar a expressão do gene ppc e a inserção de transpóson yijP é uma maneira de conseguir isso. Sem desejo de se prender à teoria, se o efeito da redução da atividade de fosfoenolpiruvato carboxilase for para limitar o fluxo de carbono através do ciclo TCA, uma pessoa poderia conseguir resultados similares diminuindo-se a atividade de citrato sintase (gltA) ou desacelerando-se o ciclo TCA diminuindo-se a atividade de quaisquer das enzimas envolvidas no ciclo TCA.[00151] These results suggest that altering the ppc activity can improve the yield of fatty acid derivatives. There are several ways to change the expression of the ppc gene and the insertion of the yijP transposon is one way to achieve this. Without wishing to be bound by theory, if the effect of reducing phosphoenolpyruvate carboxylase activity is to limit the flow of carbon through the TCA cycle, one could achieve similar results by decreasing citrate synthase (gltA) activity or slowing it down. if the TCA cycle is reduced by decreasing the activity of any of the enzymes involved in the TCA cycle.
[00152] Quando enzimas de trajetória terminal a partir de fontes outras que não a E. colisão expressas em E. coli como o hospedeiro heterólogo para converter Acila Graxa-ACPs em produtos, podem existir limitações no reconhecimento, na afinidade e/ou no desvio da enzima de trajetória recombinante a favor das acilas graxas-ACPs de E. coli. Deve-se verificar que apesar das proteínas ACP serem conservadas até certo ponto em todos os organismos, sua sequência primária pode diferir significativamente. Para testar essa hipótese, os genes ACP de várias cianobactérias foram clonados a jusante a partir da PCC7942 acil-ACP redutase (AAR) de Synechococcus elongatus presente em pLS9-185, que é um derivado de pCL1920. Adicionalmente, o gene sfp (no de Acesso X63158; SEQ ID NO: 53) de Bacillus subtilis, que codifica uma fosfopanteteinil transferase com ampla especificidade de substrato, foi clonado a jusante dos genes acp respectivos. Essa enzima é envolvida na conversão do apo-ACP inativo em holo-ACP ativo. Os plasmídeos construídos são descritos na Tabela 12. Tabela 12: Plasmídeos coexpressantes de ACP de Cianobactérias com e sem sfp de B. subtilis a jusante do PCC7942 AAR de S. elongates [00152] When terminal pathway enzymes from sources other than E. coli expressed in E. coli as the heterologous host to convert Fatty Acyl-ACPs into products, limitations may exist in recognition, affinity and/or diversion of the recombinant pathway enzyme in favor of E. coli fat acyl-ACPs. It should be noted that although ACP proteins are conserved to some extent in all organisms, their primary sequence can differ significantly. To test this hypothesis, the ACP genes of several cyanobacteria were cloned downstream from the Synechococcus elongatus PCC7942 acyl-ACP reductase (AAR) present in pLS9-185, which is a derivative of pCL1920. Additionally, the sfp gene (Accession No. X63158; SEQ ID NO: 53) from Bacillus subtilis, which encodes a phosphopantetheinyl transferase with broad substrate specificity, was cloned downstream of the respective acp genes. This enzyme is involved in the conversion of inactive apo-ACP to active holo-ACP. The plasmids constructed are described in Table 12. Table 12: Cyanobacteria ACP co-expressing plasmids with and without B. subtilis sfp downstream of the S. elongates PCC7942 AAR
[00153] Todos os genes ACP foram clonados com um RBS sintético no sítio EcoRI imediatamente a jusante do gene aar em pLS9-185 com o uso da tecnologia InFusion (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA). O sítio EcoRI foi reconstruído a jusante do gene ACP. De maneira similar, o gene sfp de B. subtilis foi clonado por InFusion no sítio EcoRI junto com um RBS sintético. Todos os plasmídeos foram transformados em MG1655 DV2 de E. coli (Tabela 3). O controle para esses experimentos foi a expressão de AAR sozinha (pLS9-l 85). Os resultados dos experimentos padrão de fermentação em frasco de agitação são mostrados na Figura 19. Uma melhora significativa em titulações de álcool graxo foi observada em cepas que contêm os plasmídeos pDS171S, pDS172S, pDS168 e pDS169, o que demonstra que a superexpressão de ACP pode ser benéfica para a produção de álcool graxo, nesse caso presumivelmente devido ao auxílio no reconhecimento, na afinidade e/ou no desvio de acil-ACPs pela enzima heteróloga de trajetória terminal. (Consulte a Tabela 12 para a fonte das ACPs e presença ou ausência de sfp).[00153] All ACP genes were cloned with a synthetic RBS at the EcoRI site immediately downstream of the aar gene in pLS9-185 using InFusion technology (Clontech Laboratories, Inc., Mountain View, CA). The EcoRI site was reconstructed downstream of the ACP gene. Similarly, the B. subtilis sfp gene was cloned by InFusion into the EcoRI site along with a synthetic RBS. All plasmids were transformed into E. coli MG1655 DV2 (Table 3). The control for these experiments was AAR expression alone (pLS9-185). The results of standard shake flask fermentation experiments are shown in Figure 19. A significant improvement in fatty alcohol titrations was observed in strains containing the plasmids pDS171S, pDS172S, pDS168 and pDS169, which demonstrates that overexpression of ACP can be beneficial for the production of fatty alcohol, in this case presumably due to the aid in the recognition, affinity and/or diversion of acyl-ACPs by the terminal-path heterologous enzyme. (See Table 12 for source of ACPs and presence or absence of sfp).
[00154] A fim de avaliar se a superexpressão de uma ACP pode também aumentar a produção de ácidos graxos livres, um gene ACP de cianobactéria com sfp foi amplificado a partir de pDS171s (Tabela 12) e clonado a jusante a partir de 'tesA em um vetor pCL. O operão resultante estava sob o controle do promotor trc3, que fornece níveis marginalmente inferiores de transcrição em comparação com o promotor de trc de tipo selvagem. A construção foi clonada em DV2 de E. coli e avaliada para a produção de ácido graxo. A cepa de controle continha os plasmídeo idênticos, mas sem a ACP de cionabactéria e o sfp de B. subtilis. Os resultados de um experimento padrão de fermentação em placa de microtitulação são mostrados na Figura 20. Uma melhora significativa na titulação de ácido graxo foi observada na cepa que coexpressa o ACP heterólogo, o que demonstra que a superexpressão de ACP pode ser benéfica para a produção de ácido graxo, nesse caso presumivelmente devido ao aumento no fluxo através da trajetória biossintética do ácido graxo.[00154] In order to assess whether the overexpression of an ACP can also increase the production of free fatty acids, a cyanobacterial ACP gene with sfp was amplified from pDS171s (Table 12) and cloned downstream from 'tesA in a pCL vector. The resulting operon was under the control of the trc3 promoter, which provides marginally lower levels of transcription compared to the wild-type trc promoter. The construct was cloned into E. coli DV2 and evaluated for fatty acid production. The control strain contained the identical plasmids, but without the cyanobacterial ACP and the B. subtilis sfp. The results of a standard microtiter plate fermentation experiment are shown in Figure 20. A significant improvement in fatty acid titration was observed in the strain co-expressing heterologous ACP, which demonstrates that overexpression of ACP can be beneficial for the production of fatty acid, in this case presumably due to increased flux through the fatty acid biosynthetic pathway.
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